Niewyjaśnione pojawianie się nowych cech w organizmach jest wielką niewiadomą, która odpowiada za wiele wątpliwości wśród osób podchodzących sceptycznie do założeń teorii ewolucji Darwina. Takie nagłe genetyczne innowacje zdają się przeczyć zasadzie, mówiącej że w trakcie ewolucji zmiany następowały stopniowo przez wiele pokoleń, powoli zmieniając swoją formę. Wiadomo z całą pewnością, że takie spontaniczne innowacje miały miejsce w historii życia na Ziemi. Naukowcy do tej pory nie mieli przekonujących dowodów na poparcie żadnej z teorii, która by to wyjaśniała.
Jednym z głównych problemów w badaniach nad tą tematyką, jest brak dostępu do prehistorycznego DNA, oraz fakt, że praktycznie żadne sekwencje nie zachowały się bez zmian od tamtych odległych czasów w organizmach żyjących współcześnie. Badacze nie są więc w stanie porównać prehistorycznych sekwencji genów z ich współczesnymi odpowiednikami aby zbadać koleje ewolucji DNA oraz białek na przestrzeni lat.
Naukowcy z Belgii (VIB, KU Leuven, UGent) oraz Anglii (Harvard) poszukiwali sposobu na ominięcie tej przeszkody. Przy użyciu najnowszych technik dostępnych biologom, badaczom udało się zrekonstruować DNA oraz białka prehistorycznych drożdży. Wykorzystano w tym celu specjalne algorytmy, które pozwoliły na przewidzenie sekwencji DNA należących do przodków analizowanego organizmu – w tym przypadku drożdży Saccharomyces cerevisiae – na bazie wielu współczesnych sekwencji DNA pochodzących od tego samego gatunku. Znając sekwencje genów udało się również odtworzyć kodowane przez nie białka.
|
|
|
Drożdże Saccharomyces cerevisiae wykorzystane jako model do badań |
|
Źródło: http://goo.gl/MkJFi, © Lallemand |
W trakcie badań nie analizowano całego genomu drożdży, skoncentrowano się na tych mechanizmach, które pozwalają im na korzystanie z różnych źródeł węglowodanów. Wyniki badań wskazują, że pierwotny gen odpowiedzialny za kodowanie białka wykorzystywanego do trawienia maltozy, został skopiowany wielokrotnie w trakcie procesu ewolucji. Kod genetyczny w niektórych z tych kopii zmienił się nieznacznie, co spowodowało powstanie enzymów o zmienionej aktywności, zdolnych do degradacji innych cukrów. Modelując te zmiany w odpowiednich białkach enzymatycznych, zrozumiano jak naprawdę niewielkie zmiany w sekwencji DNA mogą doprowadzić do wytworzenia przez dany organizm zupełnie nowej cechy – w tym przypadku zdolności wykorzystywania szerszego spektrum węglowodanów w procesach metabolicznych.
Naukowcy są zdania, że tego typu kopiowanie materiału genetycznego było w historii częstym źródłem powstawania pozornie nowych białek. Wyniki badań belgijskich i angielskich badaczy dostarczają mocnego dowodu na poparcie teorii ewolucji Darwina i zapewniają informacje potrzebne do wypełnienia często wytykanej w niej luki.
Tomasz Domagała
Źródło:
KOMENTARZE