I science den populære teori om, at det første liv på Jorden, dukkede op i den såkaldte “primære suppe”. Suppen elementer på grundlag af kulstof blev sluttet sammen i simple molekyler, mens der ikke i sidste ende lagde Grundlaget for fremkomsten af primitive liv. Men et yderligere skridt i udviklingen af årsager, der blandt forskere en masse debat og diskussion.
Ifølge en populær hypotese, molekyler af ribonukleinsyre (RNA) indeholder den genetiske kode for proteiner og er i stand til at udføre de funktioner, af den simple kemiske reaktioner, var dem, som markerede begyndelsen af livet på vores planet. Nogle forskere afviser denne idé og sige, at RNA er for stor og kompleks struktur for at have ret til at bære titlen af katalysator liv. Ifølge disse forskere, selv før fremkomsten af makromolekyler i form af RNA er mere simple molekyler, der var i stand til at udvikle evnen til at bruge metaboliske funktion, uden hvilken ingen RNA ikke ville eksistere. Alt i alt idé-handlinger, fordi hovedet af alle, er, at de først dukkede op metabolisme. Nye beviser af den videnskabelige gruppe fra University of Illinois kun styrke denne idé.
“Alle levende væsener har et stofskifte, et sæt af afgørende betydning, kemiske omdannelser, gør det muligt at give disse organismer med energi og stof, som er nødvendige for gennemførelsen af celler. Disse metaboliske forandringer sandsynligvis dukkede op på Jorden meget tidligt. Det er muligt, at de første organismer, der havde lånt den kemiske reaktion har allerede været til rådighed på det pågældende tidspunkt på den planet, der har lært dem i cellerne gennem udvikling af enzymatisk aktivitet,” siger Gustavo Caetano-Anolles, bioinformatic og Professor i planteavl Afdeling af University of Illinois.
Caetano-Anolles og hans kollega Ibrahim koç fra tyrkisk Tekniske Universitet Gebze besluttet at afprøve teorien om “primære metabolisme” gennem analyse af molekylære funktioner af organismer, i alle riger, og studerede genom (sæt af gener) 249 individuelle organismer, som er i databasen i projektet “Gen ontologi”. Dette unikke database gør det faktum, at det ikke kun indeholder information om hvert af de produkter af gener, proteiner og RNA-molekyler, men også en beskrivelse af de funktioner, det enkelte gen af disse organismer.
“Du kan tage hele genomet, der er repræsenteret i organismen, fx et menneske, og synliggøre det ved hjælp af indstil-funktionen funktioner i det enkelte gen. Studiet af disse “funktionelle” kan fortælle dig om, hvad der gør et bestemt gen. For eksempel, vi kan finde ud af, hvilken type katalytisk anerkende eller bindende funktioner har en særlig gen-produkt, der er langt mere intuitiv at studere,” siger Caetano-Anolles.
“Den bedste måde at forstå en levende organisme – for at finde ud af funktionerne i dens gener,” den videnskabsmand, der fortsætter.
Ifølge Caetano-Anolles, der er af samme funktion i genomet i forskellige arter, kan det indikere, at den evolutionære betydning af denne funktion. Derfor, forskerne studerede alle de molekylære funktion parse organismer, tælles dem, og bragte dem, der blev opfyldt i alle tilfælde. Den grundlæggende idé bag er, at det første, dvs de mest basale funktioner, såsom katalytiske processer, der er ansvarlig for fremkomsten af stofskiftet, som mest sandsynligt, blev udstyret med alle organismer af tiden, og derfor er opdaget, i hele den såkaldte tree of life. På samme tid, som en funktion af de gener, der dukkede op efter alle de andre, tværtimod, vil blive mødt i et mindre antal arter af levende organismer.
Med hjælp af moderne informations-og edb-teknikker, har forskere skabt et træ, der skildrer den sti, der fører til de underliggende molekylære funktioner. Tættere på bunden af træet (dvs tættere på rødder) er de ældste funktion. Nyere funktioner, som igen er tættere på spidsen.
Det viste sig, at ved foden af dette træ er det muligt at tildele kun to molekylære funktioner, som mest sandsynligt, og markerede begyndelsen på livet på Jorden. Er stofskiftet og molekylær obligationer.
“Det er logisk at antage, at disse to funktioner, der kom først. Som molekyler til energi-produktion, der var nødvendige stofskifte. Hertil kommer, at de var nødt til at interagere med hinanden,” sagde Caetano — Anolles.
Følgende funktioner er implementeret, der gjorde det muligt at fremkomsten af makromolekyler. Dette kan synes RNA. Næste, er de mekanismer, der gjorde det-molekyler til at integrere i de celler, og derefter funktioner, der giver cellerne til at interagere med hinanden og deres omgivelser.
“I sidste ende, at komme til kronen af træet, kan vi se funktioner, der er relateret til komplekse processer, herunder produktion af muskler, hud-eller nervesystemet,” siger Caetano-Anolles.
Forskere har ikke kun kaste lys på den tidligere liv. Husk på, at udviklingen er stadig i gang. Derfor, forståelse sekvensen af dannelsen af disse molekylære funktioner gennem tiden kan hjælpe os til at forudsige, hvor livet på Jorden bevæger sig på.
“Når folk taler om evolution, de ser tilbage. Vi vil også gerne udvikle en kronologisk og metodiske modeller, der kunne besvare spørgsmålet om, hvor udviklingen og fremkomsten af nye molekylære funktioner, vi burde forvente fra det i fremtiden,” siger Caetano-Anolles.
Arbejde i dag er fagfolk, der vil helt sikkert være i stand til at finde sin anvendelse i bioteknik, øget brug af biologisk information og it til at skabe nye biologiske former. Ifølge Caetano-Anolles, udvikling af nye gener i fremtiden vil være i stand til at udrydde til at løse problemer af forskellige sygdomme og forbedre vores daglige liv.
“Nøglen til en effektiv omstrukturering af vores genom og give det nye nyttige molekylære funktioner er at forstå principperne for driften af simple molekylære former af liv i fortiden,” konkluderer forsker.
Den oprindelige artikel Cayetano-Anolles og Ibrahim Koch titlen “den Naturlige historie af molekylære funktioner på grundlag af en omfattende fylogenetisk analyse af data gene ontology” blev offentliggjort i tidsskriftet PLoS One.
Mikrobiologer, som synes at have løst mysteriet om “hønen og ægget”
Nikolai Khizhnyak