وقد اكتشف علماء الأحياء أصل الهيموجلوبين تصنيعه البروتينات التي كانت لأسلافه. اتضح أن ضرب فعالية هذه المادة مصنوعة من الفقاريات سادة هذا الكوكب ، نشأت مع اثنين مفتاح الطفرات.
الإنجاز هو موضح في ورقة علمية نشرت في مجلة الطبيعة.
مارقة
جميع الفقاريات الأرضية كلها تقريبا البحرية ، باستثناء تافه مئات الأنواع تنتمي إلى مجموعة من الفك. لكنها متميزة ليس فقط الفكين ، ولكن هيكل من الهيموغلوبين. ومن لا يصدق التعامل بشكل فعال مع نقل الأكسجين. ولا شك أن هذه أصبحت واحدة من أهم التطورية ينسخ الفك ، مما يسمح لهم تحتل المستويات العليا من جميع السلاسل الغذائية على الأرض وفي البحر.
الفك الهيموغلوبين بروتين مع الحرف. الجزيء هو مجمع من أربع مفارز كل عام و هي كاملة جزيء البروتين. فإن الهيموغلوبين هو بروتين يتكون من البروتينات الأخرى.
اثنين من هذه البروتينات ، فهي تدل الحروف اليونانية،. كل جزيء الهيموجلوبين في الدم يتكون من اثنين من جزيئات من البروتين (-فرعية) و اثنين من جزيئات من البروتين (-فرعية).
كل أربع مفارز إلزام أو إطلاق الأكسجين في نفس الوقت. حتى جزيء الهيموجلوبين transportorul المحيية الغاز على مبدأ “أربع شاحنات بسعر واحد”. من المستغرب أن الكائنات الحية مع هذه سخية الأكسجين اللوجستية يكون المهيمن على العالم.
أحفاد الأنانيون
في نفس الوقت -و البروتين المدرجة في العريضة عائلة globins. من المستغرب أن أقرب المعروف “أبناء عمومة” في هذه العائلة لا تميل إلى الجمع في المجمعات لتولي الدور المتواضع مفارز. أنهم يفضلون وحيدا فخر. في هذه الحالة, متى وكيف اكتسبت القدرة على توحيد (والتي شكرا جزيلا لهم نيابة عن جميع من الفك)? لا تزال هناك أي جواب.
بالمناسبة ، هذا اللغز ينطبق فقط على الهيموجلوبين. غالبية البروتينات هي مجمع من عدة مفارز فقط من خلال هذا يمكن أداء الوظائف البيولوجية. وليس من المعروف كيف ومتى الجزيء-فرعية تعلمت هذا التعاون.
و, ربما, مع الهيموجلوبين كان الأكثر ملاءمة تبدأ في كشف هذا اللغز.
“بنية و وظيفة الهيموغلوبين هو أفضل فهم ربما أكثر من أي جزيئات أخرى. ولكن لا شيء كان معروفا عن الكيفية التي نشأت خلال تطور, يقول المؤلف الأول أرفيد بيلاي (بيلاي ارفيند) من جامعة شيكاغو. هو نموذج رائع لدراسة تطور البروتين] لأن مكونات الهيموجلوبين هي جزء من عائلة كبيرة من البروتينات ، و أقرب “الأسركي” لا شكل مجمعات ، تعمل وحدها.”
أصداء من الماضي
بعد تحليل بنية مختلفة globins ، يجب على الباحثين استعادة التطوري شجرة. أنها تنطلق من حقيقة أن جميع globins ينحدر من المشترك البروتين سلف. أكثر مشابهة لبعضها البعض ، تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات اثنين ، في وقت لاحق تباينت في المسار التطوري. ومعرفة كيفية غالبا ما تحدث طفرات ، يمكن تعيين و عندما يكون هناك المتفرعة.
الأحياء فقط برزت بنية البروتينات-الأجداد. أنها تصنيعه هذه المواد المدروسة في التجربة. هنا الكتاب مرة أخرى ساعدت من خلال حقيقة أن الإنسانية عقود وقد نظرت عن كثب في الهيموغلوبين التي تراكمت لديها ترسانة من أساليب هذه الفئة. اقترب و البحوث من “بعث” الجزيئات.
وقال”هناك ممتازة مختبر أدوات تحليل خصائص” — قالت بيلاي.
قصة رائعة من الحياة من البروتينات
المؤلف تلقت القصة التالية من حياة البروتينات. أنها قصة حقيقية ، ولكن للتخفيف من محنة القارئ ، أقول لها في لهجة من الحكاية.
كان هناك ضوء على البروتين آخر سلف مشترك الهيموجلوبين والميوجلوبين (ودعا الباحثون انه AncMH). و لا مرافق أو من معه إلى شكل لا يمكن أن لا ترغب في ذلك.
ولكن بمجرد انه تحور و الخروج من هذا البروتين Anc/ — آخر سلف مشترك و البروتينات من الهيموغلوبين. جزيئين من Anc/ تعرف بالفعل كيفية زوج لها مع بعضها البعض.
طويلة أو قصيرة ، ولكن Anc/ أيضا تحور. و كان هناك اثنين من البروتين الجديد: حزب المؤتمر الوطني الأفريقي Anc. واتضح أن حزب المؤتمر الوطني الأفريقي جزيء مثل جزيء من المؤتمر و هي مسؤولة شعور أن هذه الجزيئات يمكن أن تشكل الزوج.
حتى الهيموجلوبين كانت فقط خطوة واحدة. حزب المؤتمر الوطني الأفريقي Anc مرة أخرى ، شهدت بهم طفرة. ثم حزب المؤتمر الوطني الافريقي قد تحول بياض الجسد من المؤتمر هو البروتين. زوج تتكون من جزيء واحد من البروتين من واحدة جزيئة البروتين اكتسب القدرة على التوحد مع آخر من نفس الزوج.
و لذلك حدث جزيء أربعة لا تزال تزود لنا جميعا مع الأكسجين (في هذه النقطة بالإجماع صفق الفك الذراعين والساقين الزعانف).
ثلاثة الثورات في واحد
من المستغرب أن اثنين من الطفرات ، الذي كان يدرس زوج من المؤتمر الوطني+المؤتمر الوطني الأفريقي إلى التوحد في أربع ، أدى إلى آخر إعطاء الحياة التغيير.
الجزيئات جميع أسلافه من الحديث الهيموجلوبين ، بما في ذلك حزب المؤتمر الوطني الأفريقي Anc أيضا بحماس اندمجت في الأسلحة مع جزيء الأكسجين و هي مترددة في المشاركة معها. ولذا فهي لا تفي وظيفتها توفير مادة من الخلايا.
الطفرات أربعة البروتين التي تم جمعها في واحدة ، لم يكن محل أي من الأحماض الأمينية في مجال الجزيء الذي ينضم مع الأكسجين. ولكن عند أربعة جزيئات وانضم, الأحماض الأمينية الموضوع حرفيا امتدت مثل حبل. مؤامرة من الأكسجين ملزمة ، ��zmenil شكله. في النتيجة من البروتين قد خفف من الحماس في العلاقة O2.
وعلاوة على ذلك ، كان هناك أيضا الميل لجميع الوحدات للانضمام أو إعطاء الأكسجين في نفس الوقت (جيد جدا لكل من الولايات المتحدة).
تحدث هذه العملية لذلك. عندما فرعية واحدة يرتبط مع جزيء من الأكسجين التوتر على الأحماض الأمينية الغزل ضعفت. “Kislorodozawisimae” موقع المجاورة فرعية يستعيد شكله الأصلي. عن واحد كان في الجشع O2 جزيء المؤتمر الوطني أو المؤتمر الوطني الأفريقي. ولذلك ، فإن هذه الوحيدات أيضا على الفور الاستيلاء على مرور الأكسجين. ثم يأتي الدور الثالث فرعية ، ثم الرابع.
عندما يحين الوقت للمشاركة مع المسروقات ، كل شيء يحدث في ترتيب عكسي. يكفي فرعية واحدة لإعطاء جزيء الغاز, الأحماض الأمينية كيف امتدت موضوع مرة أخرى. شكل الأكسجين ملزمة موقع أقرب الوحدة الفرعية يتغير و لم يعد حتى عقد بحزم جزيئات O2. ثم نفس مصير يصيب الثالث و الرابع الوحدة الفرعية.
و اتضح لدينا رائعة الهيموغلوبين. جزيء يتألف من أربع مفارز ربط أو إعطاء الأكسجين في نفس الوقت. و شعور القرابة مع الأكسجين هو بالضبط ما هو مفيد للجسم. عن طيب خاطر يأخذ الغاز من الرئتين أو الخياشيم ، ولكن بأخلاص يعطيها للمحتاجين الخلايا. و كل ذلك بسبب من اثنين بسيطة الطفرات التي تدرس الأزواج الجزيئات الاتحاد في اللجنة الرباعية.
بالمناسبة ، لقد حدث أكثر من 400 مليون سنة قبل تقسيم الخط التطوري للإنسان القرش.
القدير العشوائية
“كنا دهشتها عندما رأينا أن هذه الآلية بسيطة يمكن أن تولد مثل هذه خصائص معقدة ، — يقول رئيس فريق البحث يوسف ثورنتون (جوزيف ثورنتون) من جامعة شيكاغو. — هذا يشير إلى أنه خلال تطور القفز في التعقيد يمكن أن يحدث فجأة بل قصد خلق جديد الجزيئية الأشياء التي تصبح في نهاية المطاف اللازمة الأحياء”.
وجهة النظر التقليدية التطور التي تعود حتى إلى داروين ذلك لا يحدث على الفور. الطفرات تؤدي إلى تغييرات جذرية في الجسم, بالطبع, تحدث, ولكن لا يمكن إلا أن تكون ضارة. الحصول على مسخ, الوحش الذي سوف لا تكون قادرة على البقاء على قيد الحياة والتكاثر.
كائن حي معقد جدا ، ويقول أنصار هذا الموقف أن أي تغيير كبير سوف تنتهك بعض العملية الهامة. تغيير على قيد الحياة وترك الأمر على قيد الحياة فقط في التفاصيل. طبعا التغييرات الصغيرة تتراكم تدريجيا, عاجلا أو آجلا, تغيير الكائن الحي إلى ما بعد الاعتراف. ولكن نحن بحاجة كل فترة سليل لم تعد تشبه سلف.
وفي الوقت نفسه استعادة الكتاب من تاريخ الهيموجلوبين مقنعةولكن يظهر أنه في بعض الأحيان التغيرات الرئيسية التي تحدث فجأة في اثنين من الطفرات. بالمناسبة, ليس المثال الوحيد كيف تغييرات في عدد قليل من الجينات توفير التطورية اختراقات. لذلك ، على الرغم من التطور حقا في معظم الأحيان يعمل من خلال تراكم التغييرات الصغيرة, في بعض الأحيان السريع الثورة.
درس آخر من هذه الدراسة هو ربما كيف الحالية مظهر كامل الحيوي يتحدد الحوادث الماضية.
“تخيل لو أن اثنين من هذه الطفرات لم يحدث <…> تخيل ثورنتون. — الهيموجلوبين في الشكل الذي نعرفه ، لم تتطور. و جنبا إلى جنب مع العديد من الابتكارات اللاحقة التي تتطلب كفاءة نقل الأوكسجين ، مثل التمثيل الغذائي السريع والقدرة على الوصول إلى أكبر بكثير تتحرك أسرع بكثير من البحرية القديمة الأجداد.”
ومع ذلك ، من المستغرب ، التطورية الرئيسية اختراقات تحدث في كثير من الأحيان بشكل مستقل في تطوري مختلف الخطوط. على سبيل المثال, النباتات و الحيوانات أصبحت متعددة الخلايا بشكل مستقل عن بعضها البعض. لذلك سيكون من طفح جدا أن أقول أنه بدون هذين الطفرات الفقاريات قد بقي صغيرة وبطيئة الحركة المخلوقات البحرية مع رائحة الفم الكريهة. وربما ستكون هناك بعض التغييرات الأخرى في البروتينات التي حل مشكلة إيصال الأكسجين. ولكن ربما الحياة في هذه الحالة كانت مماثلة لتلك التي نحن جزء منها.
بالمناسبة, في وقت سابق “السلوك.العلم” (nauka.vesti.ru) تحدث عن التاريخ التطوري الرئيسية الأخرى الاختراعات من الكائنات الحية — التمثيل الضوئي.
