Малекулярная «машына часу» распавяла пра ролю «яго вялікасці выпадку»

Навукоўцы з Чыкага зрабілі важнае для разумення эвалюцыі адкрыццё.

Даследаваўшы велізарны аб'ём генетычных варыянтаў старажытнага бялку, навукоўцы Універсітэта Чыкага змаглі вывучыць мірыяды шляхоў, якімі эвалюцыя не пайшла, і вызначыць ключавую ролю выпадковасці ў развіцці жыцця на Зямлі, паведамляе hightech.fm.

Гэта першы досвед прымянення метаду глыбокага сканавання мутацыяў да рэканструяваных старажытных бялкоў, які дазваляе параўнаць шлях, якім сапраўды пайшла эвалюцыя, з мільёнамі альтэрнатыўных, якія яна адпрэчыла. Навукоўцы пачалі з адной з крытычна важных для сучаснай біялогіі чалавека функцыі бялку і сінтэзавалі бібліятэку ягоных генетычных варыянтаў, пасля чаго прааналізавалі ўжо іх функцыі. Яны выявілі больш за 800 розных шляхоў, якія маглі прывесці да ўтварэння такіх самых або яшчэ лепшых функцыяў.

«У нас ёсць малекулярная машына часу для падарожжаў у мінулае, і калі мы трапляем туды, мы можам прасачыць любы альтэрнатыўны шлях, які мог бы, у прынцыпе, рэалізавацца», – кажа Джозэф Торнтан, кіраўнік даследавання.

Высветлілася, што выпадковасць гуляла ключавую ролю ў вызначэнні таго, якая з мутацыяў замацуецца ў далейшым. У выніку пэўны зыход эвалюцыі залежаў галоўным чынам ад таго, як развіваўся ланцужок выпадковасцяў, паведамляе Futurity.

Навукоўцы ўзялі за аснову штамы дрожджаў і мадыфікавалі іх такім чынам, каб тыя рэагавалі флюарэсцэнцыяй на пэўныя элементы. Потым яны сінтэзавалі бібліятэку старажытных бялкоў, якая змяшчае ўсе магчымыя камбінацыі амінакіслотаў на чатырох ключавых пазіцыях у рэцэптары, які рэагуе на ДНК – 160 000 штук, якія складаюць усе магчымыя эвалюцыйныя шляхі, якімі мог пайсці гэты бялок. Праверыўшы іх з дапамогай штаму дрожджаў і глыбокага секвенавання, яны выбралі 828 новых варыянтаў, якія маглі б развіваць тыя ж функцыі. Прычым абраны эвалюцыяй спосаб экспрэсіі не быў найбольш простым.

«Параўнаўшы тое, што адбылося ў гісторыі, з усімі іншымі варыянтамі, якія прывялі б да таго ж выніку, мы ўбачылі, наколькі эвалюцыя ідэасінкрэтычная, – кажа Тайлер Стар, які адказваў за правядзенне эксперыментаў. – Людзі часта думаюць, што ў біялогіі ўсё ідэальна адаптавана да сваіх функцыяў. Мы выявілі, што тое, што развілося, было ўсяго толькі адной з многіх магчымасцяў, якія былі такімі ж добрымі ці нават лепшымі, чым тое, з чым мы апынуліся сёння».

Большы элемент выпадковасці, чым уяўлялася раней, прысутнічае і ў працэсе рэплікацыі ДНК. Да такой высновы прыйшлі амерыканскія навукоўцы, якія ўпершыню назіралі асобныя этапы ўтварэння новых малекулаў ДНК.