Проблемы молекулярных часов

Автор: Еременко Ирина Андреевна

Организация: БОУ г. Омска «СОШ №15»

Населенный пункт: Омская область, г. Омск

В 1965 году лауреат Нобелевских премий американский химик Лайнус Полинг вместе со своим коллегой Эмилем Цукеркандлем предположил использовать методы молекулярной биологии для установления родства между биологическими видами.

К тому же идея была достаточно проста, и сводилась она к тому, что у близкородственных организмов должно быть и значительное сходство в строении биологических молекул (белков и нуклеиновых кислот). Первым объектом, на котором ученые попытались проверить свою гипотезу, был гемоглобин, выделенный из крови организмов, относящихся к различным систематическим категориям. В результате проведенных исследований было установлено, что структуры гемоглобина человека и гориллы очень похожи. Но в то же время они значительно отличаются от лошади, курицы и рыбы. И эти отличия были все заметнее. На основании этих данных ученые предположили, что время расхождения систематических групп связано с количеством отличий в биомолекулах этих таксономических групп: то есть чем раньше произошла дивергенция видов, тем больше за этот период появится отличий в их биомолекулах. А зная количество несоответствий в строении биомолекул и скорость их возникновения, можно рассчитать время, когда они появились. Однако на практике все оказалось сложнее. Например, выяснилось, что молекулярные оценки значительно расходятся с данными палеонтологов. И тем не менее молекулярные часы в первые годы после их открытия применялись довольно широко. К примеру, их использовали для выяснения времени дивергенции крупных систематических групп. Так, на основании этого метода было установлено, что прокариоты и эукариоты в эволюционном развитии пошли разными путями примерно 2-2,6 миллиарда лет назад. Однако уже в 70-х годах минувшего столетия ученые пришли к выводу, что использовать новый метод можно лишь в отношении эволюционно далеких организмов. А вот для близкородственных видов этот способ не годился, поскольку давал явно неточные результаты. Так, выяснилось, что различия в биохимии человека и шимпанзе настолько незначительны, что, опираясь, только на них, один вид от другого отделить невозможно. Серьезные сомнения о «качестве» работы молекулярных часов также вызвали исследования американского биолога Роя Бриттена, который в 1986 году доказал, что различные таксономические группы живых организмов молекулярные изменения накапливают с неодинаковой скоростью. В частности, Бриттен установил. Что мыши и крысы эволюционировали значительно быстрее, чем остальные млекопитающие. В то же время у человекообразных обезьян скорость молекулярной эволюции была очень незначительная, то есть нейтральные замены у них накапливались медленнее. Сам же Бриттен эти факты объяснял тем, что у грызунов и обезьян отличаются механизмы репарации ДНК, что стало причиной разной скорости накопления нейтральных мутаций. Аналогичные исследования проводились и с другими организмами. Например, с мухами-дрозофилами. Так, было установлено, что ген алкогольдегидрогеназы у гавайских дрозофил мутирует намного намного быстрее аналогичного гена у D.pseudoobscura. А вот структурные гены митохондрий изменяются медленнее у рыб, чем у млекопитающих. Все эти факты говорят о том, что молекулярные часы еще до конца не исследованы. Например, пока неизвестно, что определяет разную скорость накопления мутаций и каково влияние на этот процесс систем репарации ДНК и внешних факторов.

1. file0.docx (13,5 КБ)

Опубликовано: 29.07.2024