«Коллективный геном всей жизни» прошел расширение примерно 3 миллиарда лет назад, родившее 27 процентов из всехсемейства генов, существующие сейчас, говорят двух ученых из Массачусетского технологического университета (MIT) в Соединенных Штатах.Они кроме этого считают, что нашли происхождение современного переноса электронов, значительного химического процесса для перевозок с кругооборотом транспортаэлектроны через клеточные мембраны и что характеризует метаболизм вдыхающих кислород организмов.
MIT вычислительные биологи Лоуренс и Эрик Алм Дэвид проследил тысячи генов от 100 современных геномов назад к в то время, когдаони сперва показались на Земле и применяли результаты создать «геномную окаменелость», показывающую, не только в то время, когда гены появилисьвместе с тем и какие конкретно древние микробы владели ими.Палеонтологи обрисовывают кембрийскую Вспышку, продлившуюся пара миллионов лет и случившуюся примерно 580 миллионов лет назад,как период «стремительного» трансформации, породившего новые жизненные формы, в конечном итоге приведшие к разнообразию судьбы животных, которую мы видимсейчас.
Окаменелости помогли ученым картировать то, что случилось начиная с кембрийского периода, но эти 3 миллиарда лет, предшествующих емусобственного рода тайна, по причине того, что клетки с того времени были с левыми и мягким телом чуть каждые отпечатки окаменелости.Но одна микроскопическая окаменелость тех лет дешева сейчас в изобилии, и это – ДНК.Все организмы наследуют собственные геномы от прошлых поколений, и так, их ДНК и РНК должны содержать целый пакетнаследственная информация.
Либо как Дэвид и Милостыня выразились, «состав современных геномов может иметь отпечатки биогеохимических древнихсобытия».Они рассуждали, что должно быть вероятно применять современные геномы, дабы вернуть развитие отечественного микробногопредки.
Собственного рода «обратное проектирование» (в смысле перемещения назад через цикл развития) современных геномов, дабы отыскатьтот все мы случились из.Дабы сделать такую вещь, Вам нужна модель того, как гены развиваются, и это – то, где вычислительная биология входитизучение.Дэвид и Милостыня развили их собственную математическую модель того, как гены развиваются.
Их модель «макроэволюции» беретво внимание большое количество событий на уровне гена, заставляющего геномы варьироваться, потому, что они передают поколения.События включают «генное рождение» (новый ген рождается и унаследован), «перенос генов» (обменивающий гены между организмами, либопередача от одного организма до другого), «дупликация гена» (ген копируется в тот же геном), и «генная утрата» (ген просто не делается переданным следующему поколению).Они объединили модель с информацией из всевозрастающей библиотеки генома, дабы картировать «эволюционную историю 3 983семейства генов через три области судьбы на геологический график времени».Их результаты предполагают, что был период между 3.3 и 2,8 миллиарда лет назад, что они имеютназванный архейским Расширением, на протяжении которого появились 27 процентов всех на данный момент существующих семейств генов.
«Страно, мы находим, что краткий период генетических инноваций на протяжении архея, совпадающего с стремительной диверсификацией бактериальных происхождений, дал начало 27% основных современных семейств генов», написали Дэвид и Милостыня.Сперва, по причине того, что столь многие новые гены, каковые они идентифицировали, связаны с кислородом, они считали что появление кислородабыть может, привёл к архейскому Расширению.Кислород сперва показался в воздухе отечественной планеты примерно 2,5 миллиарда лет назад, и существует теория, что, потому, что это накопилось, этовозможно, стёртый с лица земли большое количество анаэробных жизненных форм, не применявших кислорода, дабы сделать энергию.
Тот период назвали ВеликимСобытие окисления.Милостыня, учитель в Отделении Инженерной защиты и Гражданского строительства внешней среды и Отделении Биотехники вMIT, сообщённый прессу, что:«Громадным Событием Окисления была, возможно, большинство катастрофического события в истории клеточной судьбе, но у нас нет никогобиологический отчет его."Но в то время, когда они взглянули более близко на результаты, они нашли, что применяющие кислород гены показались к концу
Архейское Расширение 2,8 миллиарда лет назад, которое есть более соответствующим с тем, в то время, когда geochemists верят Громадному Событию Окисленияимел место.Так вместо этого, Дэвид и Милостыня предполагают, что они нашли пункт в то время, когда современный перенос электронов, химические средствато, какие конкретно электроны доставляются в челноке через клеточные мембраны, появилось.«Функциональный анализ генов, появившихся на протяжении этого архейского расширения, говорит о том, что они, возможно, будут вовлечены в перенос электронов и дыхательные проводящие дороги», написали они.
Все существа, вдыхающие кислородный перенос электронов применения, и фабрики и кое-какие микробы кроме этого, применяют его в photsynthesis в то время, когдаони энергия захвата от солнца.Тип фотохимического синтеза, названного oxygenic фотохимическим синтезом, как думают, важен за создание кислорода, приведшего к ВеликомуСобытие окисления, и ответственно за кислород, что мы вдыхаем сейчас.Если бы перенос электронов развился на протяжении архейского Расширения, он игрался бы ключевую роль в появлении ключасвязанные с кислородом химические процессы, приведшие к судьбе, потому, что мы знаем это, включая дыхание и фотохимический синтез, что совместноразрешите солидным суммам энергии быть захваченными и сохраненными в биосфере отечественной планеты.
Дэвид, что сравнительно не так давно принял его степень врача философии MIT и есть сейчас Младшим Сотрудником в Обществе Гарварда Сотрудников, сообщил:«Отечественные результаты не смогут сообщить, позвало ли развитие переноса электронов конкретно архейское Расширение».«Однако, мы можем думать, что наличие доступа к намного большему энергетическому бюджету разрешило биосфере принять больше и большеобъедините микробные экосистемы», добавил он.Дэвид и Милостыня кроме этого наблюдали на то, как микробные гены изменились по окончании архейского Расширения. Они нашли повышениепропорция генов посредством кислорода, и кодируя для ферментов связалась с молибденом и медью, что есть соответствующим сгеологическая летопись.
«Гены, появляющиеся затем расширения, показывают возрастающее применение молекулярного кислорода… и чувствительный к окислительно-восстановительному потенциалу переходсоставы и металлы, что есть соответствующим все более и более окисляющей биосфере», написали они.Эндрю Нолл, эксперт Гарварда и преподаватель естествознания в биогеологии и палеонтологии архея иПротерозойские периоды сообщили:«Милостыня и Дэвид объединили геномику и phylogenetics инновационным и стимулирующим методом, пролив желанный свет нараннее развитие судьбы."«Hearteningly Земным ученым, они рисуют картину метаболического развития, достаточно соответствующего геологическому ожиданию», ондобавленный.Милостыня заявила, что их изучение обосновывает, что «истории весьма древних событий зарегистрированы в общей ДНК проживанияорганизмы."Он сообщил, как мы понимаем больше о том, как расшифровать ту историю ДНК, нам нужно вернуть весьма детально чтослучившийся в раннем развитии судьбы на Земле.
«Стремительные эволюционные инновации на протяжении архея генетическое расширение».Лоуренс А. Эрик и Дэвид Дж.
Милостыня.Природа, Изданная сетевой 19 декабря 2010.DOI: doi:10.1038/nature09649.
Дополнительный источник: Новости MIT («Ученые расшифровывают геномные окаменелости на 3 миллиарда лет», Дениз Брем, 21-Dec-2010).