Что общего у микроорганизмов и человека?

Общий генный предок живого
Исследование ученых биохимиков посвящено тайнам эволюционного развития жизни на Земле,а выводы биохимика Дугласа Тибо — первые по ширине охвата, которые подтверждают справедливость теории Чарльза Дарвина — теорию общего предка.

Более 150 лет назад, Дарвин выдвинул теорию универсального общего предка (УОП), связывающую все формы жизни на общей генетической платформе от одноклеточных микроорганизмов до человека. До сих пор теории, которые объединяют божьих коровок, дубы, шимпанзе, дрожжи и людей в дальних родственников оставались за рамками официальных проверок.

Теория общего предка

Недавно, биохимик Брандейс опубликовал в журнале «Nature» результаты первых широкомасштабных, количественных проверок знаменитой теории, лежащей в основе современной эволюционной биологии. Результаты исследования подтверждают, что Дарвин был прав с самого начала.

В 1859 году в книге «О происхождении видов», британский натуралист предположил, что «все органические существа, которые когда-либо жили на этой земле произошли от некоторой первозданной формы».

За последние полтора века число убедительных доказательств неуклонно растет, в многочисленных, неожиданных переходных формах, найденных в летописи ископаемых или, например, в идентификации основных базовых биологических сходствах на молекулярном уровне.

Тем не менее, настоящий гром разразился среди эволюционных биологов недавно вокруг бурно дискутировавшегося вопроса о эволюционных взаимоотношений живых организмов или в виде родословного дерева или нескольких, переплетенных деревьев, а скорее «сети жизни».

Последние молекулярные данные показывают, что первичная жизнь, возможно, претерпела необъяснимый горизонтальный перенос генов, который нередко происходит сейчас, когда одноклеточные организмы обмениваются генами используя механизмы отличающиеся от обычного воспроизведения организмов.

В этом случае, как утверждают некоторые ученые, древние эволюционные взаимоотношения были схожи с сетевыми, допуская, что именно поэтому стало возможным  независимое возникновение жизни от многих предков.

По словам биохимики Дугласа Тибо, это не имеет особого значения. «Высказав предположение, что жизнь возникла независимо неоднократно, мы не противоречим УОП», — отметил Тибо.

«Если это так, теория утверждает, что в эволюции возник эффект бутылочного горла, с предками только из одних независимых источников, сохранившихся до настоящего времени. Кроме того, отдельные популяции могли объединяться путем обмена достаточным количеством ген и через время стать одним видом, который в конечном итоге эволюционным путем стал предком для всех нас. В любом случае, вся жизнь по-прежнему остается генетически связанной.»

Используя мощные вычислительные средства и применяя байесовскую статистику Тибо установил, что совершенно очевидно подтверждается теория УОП, независимо от горизонтального переноса ген или наличия нескольких источников жизни. Тибо сказал, что УОП в миллионы раз более вероятна, чем любая теория множества независимых предков.

Хотя другие ученые в предыдущих доказательствах теории общих предков делали их в более узких рамках, например, лишь среди позвоночных, Тибо является первым, кто официально проверил теорию Дарвина во всех трех областях живого. Эти три области включают эукариоты (организмы, включая человека, дрожжи и растения, клетки которых имеют ДНК-содержащие ядра), бактерии и археи (две отдельных группы одноклеточных микроорганизмов, ДНК у которых находится в клетке, а не в ядре).

Тибо изучал набор из 23 универсальных, сохраняемых необходимых белка, которые найдены во всех известных организмах. Он выбрал для изучения 4 представительных организма от каждой из трех областей живого.

Исследование Тибо опирается на несколько простых предположений о том, как возникло такое многообразие современных белков.

Во-первых, он предположил, что генетические копии белка могут увеличится в период размножения, например, когда один родитель дает копию одного своего гена нескольким своим детям.

Во-вторых, он полагает, что процесс репликации и мутации может изменить эти белки в сравнении с родительскими версиями. То что эти два фактора, создают различные версии исходных белков мы наблюдаем в современной жизни. И, наконец, он предположил, что генетические изменения у одного вида не влияют на мутации других видов — например, генетические мутации у кенгуру не влияют на людей.

Однако, чего не мог предположить Тибо, так это насколько далеко эти процессы связаны с генеалогией организмов. Это очевидно, что эти процессы способны соединять воедино общие белки любого человека генетически. Но как связать эти процессы у людей и животных? Как эти процессы у животных связаны с другими эукариотами? Как процессы эукариотов связаны с другими видами живого — бактериями и археями? Ответ на каждый из этих вопросов только один — был общий генетический предок.

Так что это за общий предок, как и где он живет? Исследование Тибо не дает на это ответ. Тем не менее, он предположил, «для нас, скорее всего, он выглядит какой-то пеной, возможно живущей в центре океана, или на глубине около геотермального источника. На молекулярном уровне, я уверен, он будет выглядеть сложным и красивым, как и вся современная жизнь.»

COMMENTS