Окумуштуулар 3 миллиард жылдык геномдук фоссилдерди чечмелешет
Окумуштуулар 3 миллиард жылдык геномдук фоссилдерди чечмелешет
Anonim

Болжол менен 580 миллион жыл мурун, жер бетиндеги жашоо Кембрий жарылуусу деп аталган тез өзгөрүү мезгилин баштаган, бул мезгил миллиондогон жылдар бою жаңы жашоо формаларынын жаралышы менен аныкталган жана акыры жаныбарлардын заманбап ар түрдүүлүгүн түзүүгө жардам берген. Фоссилдер палеонтологдорго ошол мезгилден берки жашоонун эволюциясын чагылдырууга жардам берет, бирок Кембрий мезгилине чейинки 3 миллиард жыл ичиндеги жашоонун сүрөтүн тартуу кыйынга турат, анткени жумшак денелүү кембрийге чейинки клеткалар сейрек фоссил издерин калтырышкан. Бирок бул алгачкы жашоо формалары артында бир микроскопиялык фоссилди калтырышкан: ДНК.

Бардык тирүү организмдер өздөрүнүн геномдорун ата-бабаларынын геномдорунан мурастап алышкандыктан, MITдин эсептөө биологдору алар байыркы микробдордун эволюциясын кайра куруу үчүн заманбап геномдорду колдонсо болот деп ойлошкон. Алар барган сайын өсүп жаткан геномдук китепканадан алынган маалыматты гендердин эволюция жолдорун эске алган өздөрүнүн математикалык модели менен айкалыштырышты: жаңы ген үй-бүлөлөрү төрөлүшү жана тукум кууп өтүшү мүмкүн; гендер организмдердин ортосунда алмаштырылышы же горизонталдуу түрдө берилиши мүмкүн; гендер бир геномдо кайталанышы мүмкүн; жана гендер жоголуп кетиши мүмкүн.

Окумуштуулар 100 заманбап геномдун миңдеген гендерин ошол гендердин жер бетинде биринчи жолу пайда болушуна чейин изилдеп, гендердин качан пайда болгонун гана эмес, ошол гендерге кайсы байыркы микробдор ээ экенин да көрсөткөн геномдук фоссилди түзүшкөн. Бул эмгек бардык тиричиликтин жамааттык геному 3,3 жана 2,8 миллиард жыл мурун кеңейүүгө дуушар болгондугун, бул убакыттын ичинде азыркы бардык ген үй-бүлөлөрүнүн 27 пайызы пайда болгонун сунуштайт.

Жарандык жана экологиялык инженерия кафедрасынын жана биологиялык инженерия кафедрасынын профессору Эрик Алм жана жакында эле докторлук даражасын алган Лоуренс Дэвид. MITден келген жана азыр Гарвард Стипендиаттарынын Коомунун кенже илимий кызматкери, бул мезгилди Архейдик Экспансия деп аташкан.

Алар аныктаган жаңы гендердин көбү кычкылтек менен байланыштуу болгондуктан, Альм менен Дэвид алгач кычкылтектин пайда болушу Архейдик кеңейиши үчүн жооптуу болушу мүмкүн деп ойлошкон. Кычкылтек Жердин атмосферасында болжол менен 2,5 миллиард жыл мурун чогула баштаганга чейин болгон эмес, бул Улуу Оксидация окуясында анеробдук тиричилик формаларынын көп санын жок кылган.

"Чоң кычкылдануу окуясы, кыязы, уюлдук жашоонун тарыхындагы эң катастрофалуу окуя болгон, бирок бизде бул тууралуу эч кандай биологиялык жазуу жок" дейт Алм.

Жакыныраак текшерүү, кычкылтекти колдонуучу гендер мындан 2,8 миллиард жыл мурун Архейдик экспансиянын акырына чейин пайда болбогонун көрсөттү, бул геохимиктер Улуу кычкылдануу окуясына дайындаган датага көбүрөөк шайкеш келет.

Анын ордуна, Альм жана Дэвид алар клетка мембраналарынын ичинде электрондорду ташууга жооптуу биохимиялык процесс болгон заманбап электрон транспортунун жаралышын аныкташты деп эсептешет. Электрондук транспорт кычкылтек менен дем алуу үчүн жана өсүмдүктөр жана кээ бир микробдор тарабынан күндөн түздөн-түз энергия алууда фотосинтез учурунда колдонулат. Кычкылтектүү фотосинтез деп аталган фотосинтездин бир түрү Улуу кычкылдануу окуясы менен байланышкан кычкылтекти пайда кылуу үчүн жооптуу жана биз бүгүн дем алып жаткан кычкылтек үчүн жооптуу деп эсептелет.

Архейдик экспансия учурундагы электрон транспортунун эволюциясы жашоонун тарыхындагы бир нече негизги этаптарды, анын ичинде фотосинтезди жана дем алууну камсыз кылган, бул экөө тең биосферада көбүрөөк көлөмдөгү энергияны чогултууга жана сактоого алып келиши мүмкүн.

"Биздин натыйжалар электрондук транспорттун өнүгүшү түздөн-түз архейдик экспансияга себеп болгонбу деп айта албайт", - дейт Дэвид. "Ошентсе да, биз бир топ чоң энергетикалык бюджетке жетүү биосферага чоңураак жана татаал микробдук экосистемаларды жайгаштырууга мүмкүндүк берди деп божомолдоого болот."

Дэвид менен Алм ошондой эле гендер менен байланышкан металлдарды жана молекулаларды карап, микробдук геномдор архейдик экспансиядан кийин кандай эволюциялашканын жана алардын убакыттын өтүшү менен кантип көп өзгөргөнүн изилдөөгө киришти. Алар эволюциянын геологиялык жазуусу менен шайкеш келген кычкылтекти жана жез жана молибден менен байланышкан ферменттерди колдонгон гендердин пайызын көбөйтүштү.

"Бул табылгалардын эң таң калыштуусу, алар абдан байыркы окуялардын тарыхы тирүү организмдердин жалпы ДНКсында жазылганын далилдеп турат" дейт Алм. "Ал эми азыр биз бул тарыхты кантип чечүүнү түшүнө баштагандан кийин, мен жашоонун эволюциясындагы эң алгачкы окуялардын айрымдарын майда-чүйдөсүнө чейин калыбына келтире алабыз деп үмүттөнөм."

Тема боюнча популярдуу