0
1632
Газета Наука Печатная версия

08.09.2010

Эволюция протеиновой Вселенной

Тэги: загадка, эволюция


загадка, эволюция Какой предок дал старт эволюции на Земле – пока загадка.
Художник Райнер М.Матюшек, Captator involvens (лат. Путаник) заискивающий), 2007. Источник: каталог выставки "Прототипы постэволюционных форм жизни", Wesen, 2007

Сегодня, когда геномы самых разных форм живого и околоживого – вирусов, например – стали известны, биологов уже волнует пусть пока и формальное, но все же тестирование теории универсальности общего предка всего живого (Theory of Universal Common Ancestry – TUCA). Именно этот предок в результате эволюции всего живого на Земле дал не обладающие ядром археобактерии и просто бактерии, а затем и ядерные клетки (эукариты – Еukariota). Большой шаг в этом направлении сделали Инна Поволоцкая и Федор Кондрашов, работающие в барселонском Институте биомедицинских исследований. Они провели анализ геномных последовательностей и на их основе – экспансии протеиновой Вселенной (рrotein universe).

При этом ученые исходили из того факта, что гены белков в своей эволюции весьма ограничены в вариантах мутации, поскольку замены аминокислот в молекулах протеинов могут резко нарушать структурно-функциональную целостность. Отсюда получается, что в большинстве случаев приходится иметь дело с белками, которые продолжают, подобно галактикам, «разбегаться» друг от друга, что и приводит к упоминавшейся экспансии – расширению – протеиновой Вселенной.

Можно сказать, что темпы эволюции ограничены этим медленным процессом, потому что до 98% аминокислот не могут меняться по определению. Замены все же происходят, что мы, несомненно, наблюдаем в эволюции, но при соответствующей компенсации изменений.

Российские теоретики полагают, что 3,5 млрд. лет эволюции протеиновой Вселенной явно недостаточно для достижения пределов ее расширения-экспансии. Говоря проще, наши белки в своем разбегании еще не достигли того, что римляне называли «Ультима Туле» (Ultima Thule), или края земли.

В качестве иллюстрации приведем конкретный пример, обсуждение которого стало возможно благодаря еще одной работе наших ученых, а именно Руслана Ефремова и Леонида Сазанова, которые вместе со своим коллегой по Кембриджскому университету провели рентгеноструктурный анализ знаменитого респираторного, или дыхательного Комплекса I (Complex I). Это – огромный по своим физическим размерам фермент, занимающий первое место в дыхательной цепи.

Наши «структурщики» просветили с помощью рентгеновских лучей ферментный комплекс теплолюбивой бактерии Thermus thermophillus. У этой примитивной безъядерной клетки он состоит всего лишь из 14 субъединиц, которых вполне хватает ей для осуществления квантовой операции с электронами и протонами. Общий вес белка составляет около 300 тыс. углеродных единиц (или дальтон).

Бактериальный комплекс, конечно же, ни в какое сравнение не идет с нашим, масса которого под миллион, а количество субъединиц достигает 45. Но те исходные 14, доставшиеся нам в наследство от общего предка, оказываются эволюционно консервативными. Это означает, что при неизменности квантовой реакции нет смысла и менять последовательность аминокислот (никто же не меняет четыре колеса, доставшиеся автомобилю в наследство от телеги). Замена же аминокислот в Комплексе I ведет к разного рода нейродегенеративным заболеваниям, паркинсонизму в частности.

Но есть ли разница между нами и микроорганизмом, черпающим энергию в глубинах океана? Есть, но не в консервативной области «сердца» фермента. На протяжении миллиардов лет он надстраивался, обогащался, подобно современному авто, разного рода опциями, поскольку эффективность извлечения энергии у «термофиллюса», и в наших клетках несравненна. В конечном итоге бактерия не генерирует мощный потенциал действия, на что способен наш нейрон, для которого и двухминутного отключения от кислорода достаточно, чтобы погибнуть.

Не хотелось бы проводить аналогий с усложнением галактических и иных структур во Вселенной, но сравнение напрашивается само собой.

Эволюция Вселенной началась задолго до возникновения жизни на Земле, которая развивалась по тем же единым законам. И мы видим сегодня, что механизм саморазвития Вселенной после Большого взрыва заложен в ней самой. Точно так же, как и процесс эволюции всего живого, черпающего энергию существования и изменения от своего ближайшего энергетического источника, ультрафиолетовой составляющей которого вполне достаточно, чтобы вносить постоянные изменения в геномы.

Эти изменения на 98% не реализуются в замены аминокислот, но и двух процентов вполне хватает, чтобы жизнь пусть и медленно, но все же постепенно менялась, то есть эволюционировала. Эта эволюция привела к общему предку всего человечества. Сегодня, на заре геномной эры, завеса вечной тайны над загадкой эволюции начала постепенно приоткрываться.


Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Вам необходимо Войти или Зарегистрироваться

комментарии(0)


Вы можете оставить комментарии.


Комментарии отключены - материал старше 3 дней

Читайте также


Человек разумный поставил себя вне эволюции и за это скоро поплатится

Человек разумный поставил себя вне эволюции и за это скоро поплатится

Андрей Ваганов

Роковая ошибка Homo sapiens как вида

0
7155
Создатель – в альтернативной реальности

Создатель – в альтернативной реальности

Наталия Холмогорова

Восприятие акта творения через органы чувств насекомых

0
4887
Как человечество «доигралось» до почитания богов

Как человечество «доигралось» до почитания богов

Елена Степанова

Американский социолог представляет религию продуктом эволюции

0
2928

Другие новости

Загрузка...
24smi.org