2017. szeptember 20. szerda
Friderika
Biotechnológia, molekuláris biológia és élettan az mRNS.hu-n

Az info@mrns.hu-ra küldhet linket vagy valamilyen anyagot, amit szeretne, ha hírként bemutatnánk.


Korábbi híreink  |   Keresés:

Kiválasztott hír:
Megosztás: Add az iWiW-hez Add a Facebook-hoz Add a Twitter-hez Add a Google Reader-hez Add a Startlaphoz
Új mechanizmus az evolúció hátterében: pontosítani kell a darwini alapelveket? - 2013-08-06 21:33:03 Hozzászólás írása Hozzászólások száma 0 hozzászólás 
Új mechanizmus az evolúció hátterében: pontosítani kell a darwini alapelveket?

Egy amerikai kutatócsoport az evolúciós komplexitás eredetét megmagyarázó új elmélettel állt a tudományos közvélemény elé. Az általuk „konstruktív neutrális evolúciónak” nevezett mechanizmus nem kérdőjelezi meg az evolúció darwini alapelveit, de azok pontosításával növelni tudja az elmélet magyarázó erejét. Kísérletekkel támasztják alá, hogy véletlen mutációk – amelyeknek külön-külön nincs hatása az élőlény rátermettségére – is az evolúciós komplexitás hajtóerejét jelenthetik.

A laboratóriumban tenyésztett muslicák genomja komplexebb mint vadon élő társaiké, mert a védett környezetben a hátrányos mutációk ellen nem hat szelekciós nyomás. Cherie Sinnen grafikája egy képen ábrázolja a kétféle állapotot.


A KOPLEXITÁS EREDETE ÉS MÉRTÉKE

A biológia a darwini evolúciós elmélet megalkotásával vált elszigetelt résztudományokból önálló diszciplínává.  Ez az elmélet adja az élővilág eredetének és komplexitásának magyarázatát, és az élővilág minden szervezettségi szintjén (molekuláris-, és sejtszinten, illetve egyed feletti szinten is) hasonlóan működik.

Eszerint a komplex struktúrák egyszerűbb struktúrákból alakulnak ki úgy, hogy a köztes formák közül fokozatosan az adott környezetben adaptívabb változat terjed el. Molekuláris szinten ez egy gén véletlenszerű megtöbbszöröződésével, majd a megsokszorozódott gén ezt követő mutációjával valósul meg. A természetes szelekció segítheti az így létrejött komplexebb változat elterjedését, de a káros változatok ellen ható szelekciós nyomás vissza is szoríthatja azt.

Egyes tudósok és gondolkodók azonban úgy vélik, a komplexitás más módokon is kialakulhat : a véletlen mutációk megjelenését követően a komplexitás természetes szelekció nélkül, mintegy kísérőjelenségként is felléphet. Nem kell hozzá egy „vak órásmester” közreműködése, - bizonyos mértékig – önmagától is bekövetkezik.

Daniel W. McShea paleobiológus és kolléga, Robert N. Brandon, a Duke University kutatói 2010-es, „A biológia első törvénye” című könyvükben ezt a természetes szelekció hiányában kialakuló komplexitásnövekedést „zero-force evolutionary law”-nak (kb. a kényszer nélküli evolúció törvénye) nevezték el.


MOLEKULÁRIS BIZONYÍTÉKOK

A korábbi, fossziliákra alapozott bizonyítékokkal szemben ma már molekuláris bizonyítékok is rendelkezésünkre állnak. A Dalhousie University (Halifax, Kanada) biológusai vezették be a ’90-es évek elején a konstruktív neutrális evolúció fogalmát. Ez olyan mutációk kialakulását jelenti, amelyek anélkül tudnak fokozatosan komplex struktúrákat kiépíteni, hogy az alkalmazkodáshoz szükséges természetes szelekción mentek volna keresztül. Michael Gray és az Oregoni Egyetemen kutató Joe Thornton portobello gombák vakuoláris ATP-ázának megfigyelésére alapozzák bizonyítékukat. Ezek a komplex fehérjék 6 alegységből állnak : 4 db Vma3, 1 db Vma 11 és 1 db Vma 16 alegységből. Ezek hiánytalan megléte és működése szükséges a gomba életben maradásához.

A vakuoláris ATP-áz evolúciójat tanulmányozva Thornton és munkatársai más élőlények, köztük állatok vakuoláris ATP-ázát is megvizsgálták. (Ez a molekula komplex még azelőtt alakult ki, hogy a gombák és az állatok ősei elváltak egymástól, évszázmilliókkal ezelőtt.) Állatokban is 6 alegységből áll ez a komplex, de itt hiányzik a Vma 11 : a komplex 5 db Vma3-ból és egyetlen  Vma 16-ből áll. Ha Brandon és McShea definíciójat alkalmazzuk, akkor – legalábbis ennek a molekuláris alkotórésznek a tekintetében - a gombák komplexebbek az állatoknál.

Ezután megvizsgálták a gyűrűfehérjéket kódoló géneket. A Vma 11-et, vagyis a csak gombákban meglévő fehérjét közeli rokonságban lévőknek találták mind az állatok, mind gombák Vma 3 fehérjéjével. Így valószínűleg mindketten egy közös ősfehérje leszármazottjai, amely először megtöbbszöröződött, majd differenciálódással kialakult belőle a későbbi Vma 11 és Vma 3.

Ezt követően a Vma 11 és Vma 3 génszekvenciáját összehasonlítva megalkották a közös ős, a 800 millió évvel ezelőtt létezett ősfehérje  konszenzus szekvenciáját. Ezt Anc.3-11-nek – Ancestor of Vma 11 and Vma 3 – nevezték. Az ős gént élesztőkbe klónozva, és a két „leszármazott” gént egyidejűleg kiütve az ilyen ATP-ázzal rendelkező gomba életképes maradt. Az Anc.3-11 képes volt a Vma 16-tal működőképes komplexet alkotni.
 

 
A vakuoláris ATP-áz evolúciójának rekonstrukciója : Az ősi vakuoláris ATP-áz mindössze kétféle proteinnel rendelkezett : az Anc-3-11-gyel (zöld színnel jelölve) és az Vma 16-tal (bíbor szín). Az evolúció során az Anc-3-11 a kék színnel jelölt Vma3-má, és a sárga színű Vma 11-gyé divergált. Ezzel párhuzamosan megváltoztak a fehérjéket összekapcsoló struktúrák (fekete háromszögek és körök, valamint a hozzájuk tartozó kötőhelyek). Így a fehérjék már csak bizonyos elrendezésben összekapcsolódva tudják betölteni a feladatukat. (Az evolúció során elveszett kötőhelyeket piros pontok jelölik) Az állatoknál nem következett be hasonló divergencia. A megfigyelés alátámasztja a kutatók hipotézisét. forrás: Nature


Milyen következtetést vonhatunk le mindebből?

Az ős gén duplikációjával létrejött utódgének egy ideig még nem specializálódtak. Generációk milliói alatt viszont megváltoztak úgy, hogy például a Vma11-nak megszűnt az a képessége, hogy a Vma3 óramutató járása szerinti oldalához tudjon kapcsolódni. A gomba nem veszítette el az életképességét, de megnőtt a belső komplexitása: ugyanazt feladatot most már több részegységgel végzi, mint korábban. Mindezt külső szelekció nélkül történt, pontosan úgy, ahogyan azt a „zero-force evolutionary law” megjósolta.

„Nem akarjuk elvetni a darwini evolúció alapjait, mindössze arra szeretnénk ráirányítani a figyelmet, hogy nem tudunk vele minden megmagyarázni. Reméljük, az új elmélet más biológusokat is annak elfogadására fog ösztönözni, hogy a véletlenszerű mutációk szelekció nélkül is a komplexitás növekedésének hajtóerejét jelenthetik” – zárja gondolatait Gray.

Forrás:
Scientific American

2013. augusztus 6.

Sugár Dániel



Cikk ajánlása » email:
Hozzászólás írása
Hozzászólás
 

Értékelések száma: 7, Cikk értéke (1-10):


Értékelje ezt a cikket! 


Hirdetés
Email cím:
Jelszó:

Regisztráció »
Elfelejtett jelszó »
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt: itt ellenőrizheti
Portálunk oldalai megfelelnek az egészségügyi információk megbízhatóságát és hitelességét garantáló HONcode előírásainak. Ezt:
itt ellenőrizheti
.
Oldal ajánlása (email):
Az ajánlót küldi (név):
Hirdetés