Вчені аналізували геноми мікробів і зробили відкриття в теорії еволюції
Науковці Девід Зеєві та Ліат Шенхав почали аналізувати геноми морських мікробів. Їхньою метою було знайти біологічні засоби для боротьби із забрудненням пластику в океані. Але в процесі свого вивчення дивне спостереження змусило їх відкрити щось набагато універсальніше – тобто аспект еволюції, який, можливо, сформував все, починаючи від слизової цвілі і закінчуючи людьми.
Про це пише ІА «Конкурент» з посиланням на Technology.org.
Їхні дослідження показують, що генетичний код – це набір правил, за допомогою яких ДНК перетворюється на амінокислоти, а гени – на білки. Це дозволяє організмам еволюціонувати, не споживаючи багато вуглецю або азоту – ключових поживних речовин для побудови білків.
"Сама структура кодексу сприяє збереженню ресурсів. І це відбувається не тільки в мікробах в океані, але й укорінюється у всьому житті», – каже Зееві, який, як і Шенхав, є співробітником Центру досліджень фізики та біології Рокфеллера
Результати цього дослідження дають нові підказки про найбільш ранні етапи життя на Землі, припускаючи, що перші біомолекули виникли в середовищі, де вуглецю та азоту не вистачало.
Універсальні візерунки
Шенхав та Зеєві вивчають мікроорганізми, що живуть у дуже забруднених водах, сподіваючись виявити тих, хто здатний їсти пластик. Їх початковий підхід полягав у пошуку мікробних генів, які виглядають дуже схожими серед цих організмів, оскільки еволюція зберігає генетичні послідовності, які мають вирішальне значення для виживання виду в даному середовищі.
Однак, незабаром вони виявили безліч збережених генів, які, здавалося б, не мали нічого спільного з забрудненням пластику. І копаючи глибше, вони побачили дивовижну закономірність: залежно від того, де жили мікроби, багато їх генів не зазнавали змін, що збільшувало споживання корисних речовин.
У бідних на азот регіонах біля поверхні океану мікроби виявили менше мутацій .Це спричинило додавання цієї обмеженої кількості поживних речовин у білкові послідовності, тоді як ті, що мешкають у глибших, бідних на вуглець регіонах, як правило, уникали його використання .
"Це змусило нас замислитись, чи є щось у структурі генетичного коду, що пропонує цю здатність, загалом сприяючи економічному використанню ресурсів", – говорить Шенгав.
Генетичний код складається з кодонів – триплетів основ ДНК, таких як CCA або CGA, – кожен з яких визначає одну амінокислоту, яка переходить у білок. Мутація кодону може змінити потреби в поживних речовинах для нової амінокислоти. Дослідники змоделювали мільйон уявних генетичних кодів, що складаються з рандомізованих кодонів. Порівнюючи реальний генетичний код з гіпотетичним, вони виявили, що загалом вартість поживних речовин можливих мутацій геному значно нижча, ніж очікувалося, якби генетичний код був встановлений навмання.
Подібні розрахунки показали однакову залежність між генетичною послідовністю та вартістю поживних речовин у 39 організмах у всіх сферах життя – від рослин до людей.
"Мутації все ще трапляються, але завдяки нашому конкретному генетичному коду вони рідше потребують вуглецю та азоту. Генетичний код схожий на буфер, який захищає нас від необхідності більших ресурсів", – каже Шенхав.
Дослідники вважають, що тепер, коли є розуміння властивостей самого коду, то можна врахувати їх у нових дослідженнях і краще зрозуміти, які генетичні зміни сприятимуть збереженню поживних речовин і що є реакцією на забруднення.
ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ: