Прочетен: 2841 Коментари: 0 Гласове:
Последна промяна: 05.05.2013 14:47
В зората на историята на Земята е съществувал организъм, който вероятно е дал началото на всички видове, познати ни днес. През 1994 г. Христос Узунис и Никос Кипридес нарекоха това мъгляво същество с името ЛУКА (LUCA – Last Universal Common Ancestor , в превод: Последният Универсален Общ Предшественик). Проучването на секвенции от ДНК, изолирана от растения, гъби, животни, бактерии и други форми на едноклетъчни организми, наречени Археа (Archaea), доказаха, че такъв организъм е трябвало да съществува. Но доскоро учените не можеха да кажат нещо повече за него.
„Две неща – казва Пиър – се промениха.” „Първото е необятното количество информация, която имаме от ДНК – секвенирането. Над 350 организми, разпръснати из целия спектър на живота, са напълно секвенирани. Това ни дава огромно количество данни, които могат да бъдат сравнени за да се състави едно приемливо дърво на живота, а така също – да се отговори на някои въпроси, свързани с ЛУКА. Определени ключови гени могат да бъдат открити във всички тях и разшифровката на базите в тези гени ни позволява да ги групираме по семейства и по исторически взаимоотношения.”
Това позволява на изследователите да реконструират хипотетичните предшественици. Според фундаменталния принцип на еволюцията, наречен принцип на общия произход, ако два организма притежават общи черти, то почти винаги това означава, че те са унаследили характеристики от общ предшественик. И така, чрез сравняване на съществуващите видове, учените могат да достигнат до картината за по-древните форми на живот.
„През последните няколко десетилетия – продължава Пиър – учените осъзнаха, че от това правило има едно важно изключение. Бактериите могат да обменят гени помежду си, а понякога могат даже да „откраднат” ген от растение или животно. Щом веднъж това се случи, те предават този ген на своите потомци. Такива гени имат напълно различен профил от гените, унаследени по нормалния начин. То е като да се намери клон от дърво, растящ напречно за да се срастне с друг клон.”
Пиър казва, че са правени опити да се намерят такива гени и те да се елиминират при построяването на дърво на живота на база данни от секвенцията на ДНК. Но никой не знае колко често такива събития, наречени хоризонтален генен пренос (ХГП), са се случвали, пък и никой не е разработил убедителен метод за откриването им.. „На моменти изглеждаше – казва Пиър – че сякаш данните усложняваха проблема, вместо да го разрешат. Имаше големи разисквания, но те отдалечаваха вместо да приближават консенсуса. Част от проблема се крие във факта, че работата можеше да бъде направена само от компютър по високо автоматизиран начин заради невероятното количество данни за генома, които трябвада бъдат пресети.
Франческа Чикарели, специализант от групата на Пиър, реши да подхване проблема за дървото по нов начин и да намери решение на въпроса за хоризонталния пренос на гени. Тя започна с комбинирането на пълните геноми на 191 вида за да открие в тях уникалните гени , тръгнали от общ предшественик. Задачата бе трудна, защото изискваше пълно автоматизиране. Франческа намери 36 случая, пет от които изглежда се бяха промъкнали чрез ХГП и затова бяха отхвърлени.
Сега вече, след отстраняването на тези гени от анализа, учените можаха да изградят едно завършено дърво чрез комбиниране на информацията от останалите 31 гена. Пиър се безпокоеше от това, че някои ХГП все още биха могли да се промъкнат, а една единствена грешка би влошила качеството на дървото. И така, учените включиха в работа компютъра, извършвайки няколко сериозни усъвършенствания. 31-те гена бяха произволно разпределени в 4 групи. Систематично се създаваха нови и нови дървета с всички гени от всяка група, с изключение на един единствен ген – елиминирван при всеки опит. След това резултатите бяха сравнявани. Ако клоните на дървото се променяли от опит на опит, то означава, че вероятно е замесен ХГП, поради което генът бе подлаган на още два теста. Накрая учените откриха седем други кандидати за ХГП, които също бяха елиминирани от анализа.
По-високата разрешителна способност на дървото – пояснява Пиър- е също така важна, поради метагеномните изследвания, които са на път да секвенират всички гени, намерени в околната среда – в обработваемата почва и в океанската вода. Неговата научна група е участвала в няколко такива проекти. „Повечето подходи за секвениране започват с даден организъм и проучват систематично целия му геном” – добавя той. „Метагеномиката представлява секвениране на определено място – подобно на глобалната система за позициониране. В много случаи възстановяваме фрагментарно следи от хиляди гени и нямаме идея от кой организъм идват те. Често пъти тези молекули представят същества, които никога преди това не са били виждани”. Широтата и детайлите на новото дърво ще позволи на учените да правят много по-добре предвиждания къде пасват тези фрагменти и на какви типове живи същества принадлежат те.
Дали живият свят е разпределен достатъчно на главни клонове, разклонения и клончета или пък ние преувеличаваме значимостта на собственото си родословно дърво? По-близкият поглед към новото дърво на живота показва, че вероятно второто е по-вярно. Еукариотите, включващи дрождите, растенията и животните, а и нас самите, са толкова видимо различни едни от други, че учените са ги поставили на дървото достатъчно раздалечени. Ако обаче говорим от генетични позиции, тези групи са далеч по-тясно свързани помежду си, отколкото много едноклетъчни форми на живот.
„По-малките геноми еволюират по-бързо” – казва Пиър. – Няма нито един секвениран организъм, който да еволюира бързо и в същото време да има голям геном. Това подсказва, че някои от най-простите видове са приключвали с еволюционния си път защото са опростявали нещата. Еволюцията не винаги означава придобивка на сложност.”
Изследването дава също така на учените възможност да погледнат на ЛУКА по-отблизо. „Един много голям въпрос е на какво са приличали най-ранните бактерии, когато са се отклонили от Archaea. Бактериите са групирани в два класа – Грам-положителни и Грам-отрицателни – в зависимост от характеристиката на мембраните си. Новото дърво, разкрива, че първо са еволюирали Грам-положителните бактерии. И ако погледнете техния набор от гени, те изглежда са били приспособени към много гореща околна среда. Първите Archaea са били открити в горещи океански пукнатини и повечето от днес живеещите видове са термофилни. Това убедително подсказва, че и ЛУКА също така е бил термофилен”.
РАЗКРИВАНЕ ТАЙНАТА НА ЖИВОТА
Психично и духовно развитие 49/90 Еволюц...