الكاتب: واجهة المستخدم الرسومية، التنين الخفي

"مكون كل الحياة الحية على هذا الكوكب، وتطور سوى أداة: خطأ." - روبرت فورد "العالم الغربي"

الدراما الشخصية الرئيسية "العالم الغربي" يؤكد على "خطأ" عندما نتحدث عن قوة التطور. المصدر: magicalquote.com

في ضرب المسلسل التلفزيوني "العالم الغربي" في الآونة الأخيرة، مؤسس العالم الغربي مع هذه الكلمات وأكد فورد دور "خاطئة". تطور الأدوات واضح ليس فقط "خطأ"، ولكن يمكن أن يكون سبب المتحدرين من هذه الأخطاء بالخلافة "التغيير" هو حقا أن يكون كل فرع من فروع شجرة الحياة وأحد الأسباب المهمة لروعة - كل تكرار الحمض النووي وقت سيكون احتمال ضئيل للغاية من القليل من الخطأ، والتي لها خطأ صغير صغير قد جعل أبنائهم مختلفة قليلا، وهناك مختلفة هذا الاحتمال ضئيل لجعلها قليلا أكثر قدرة على التكيف مع البيئة ...... مائة مليون تراكم فانس السنين، والقليل خطأ صغير، مسترشدة في ذلك يد البيئة الاختيار، حتى يتسنى لجميع الكائنات الحية في العالم الطبيعي في تغير مستمر إلى الأبد المتطورة.

نحو التغيرات المعقدة

على الرغم من أن نظرية التطور هي جميلة جدا، لا يتفق الجميع كل حياة سحرية يمكن أن تتشكل قبل بعض التغييرات الطفيفة لا تعد ولا تحصى. في مجموعة متنوعة من الأسئلة حول تطور الأفكار، وهناك وجهة نظر أن بعض هيكل الكيمياء الحيوية من الناس لاحظت الحاجة إلى ممارسة بالتعاون تتكون من العديد من المكونات المختلفة لبعضها البعض من أجل ضمان وظائفها الأساسية. هذه الهياكل هي معقدة للغاية، وبالتالي لا يمكن تفسيرها من خلال آليات التطورية. الكيمياء الحيوية الأمريكي مايكل بيهي (مايكل بيهي) وضعه " التعقيد غير القابل للاختزال "(التعقيد غير القابل للاختزال)، ودعاة مثل هذا التعقيد قد تكون" نتاج التصميم الذكي ".

هيكل نموذجي هو وجود "التعقيد غير القابل للاختزال" من العين. عيوننا الجهاز بالفعل معقدة للغاية، حدسي من الصعب أن نتصور أن الطبيعة سوف تتطور الهياكل هي عدسة عديمة الفائدة، وقزحية العين، شبكية العين، وهكذا فصل هذا التعاون بمثابة عيون "مفيدة". لكن هذا التعقيد، حقا "غير القابل للاختزال" ذلك؟

بعد دراسة الأحافير وعدد كبير من الجينات، سويسرا علماء البيولوجيا التطورية والتر ياكوب جيهرينغ (والتر ياكوب جيهرينغ) وجدت أنه على الرغم من الأنواع المختلفة للطبيعة المتغيرة للعين، ولكن مجموع المتراكمة من خلال مختلف قاصر التغييرات تطورت.

في الوقت الحاضر معظم دراسة شاملة لتطور خط العين هذا : البروتين البيولوجي الأصلي لديه قدرة التصوير من خلايا معينة لإثرائها، بحيث تكون هذه الخلايا أصبحت خلايا مستقبلة للضوء الأولى. عندما بالقرب من الخلايا الحساسة للصورة يمكن أن يقترن مع خلية ضوء حجب كتل الضوء، لأن الخلايا حجب ضوء يمكن منع اتجاه معين من الضوء، يمكن للخلايا حساس ربما نعرف وفقا لاتجاه الضوء - أن الخلايا اثنين فقط هيكل. ومن العين الأصلية (نقطة العين)، وتتم الآن أعين جميع الحيوانات، وتطورت من هذه البنية.

في بعض المستورقات موجودة (مثل التي تظهر على FIG أوريكولا Polycelis) وهو ما يمكن ملاحظته مشيرة العينية الأكثر بدائية، وهيكلها هو بسيط جدا، تضم فقط مشيرة العينية في الواقع خليتين، وهي الخلايا الصبغية ( حجب الضوء)، خلية مستقبلة للضوء (حساسية). المصدر: المراجع

بعد ذلك، تغيير في خلايا مستقبلة للضوء في العين حتى يصبح وظيفة أكثر تفصيلا: خلايا مستقبلة للضوء تجميعها في تجاويف وطبقة حساس، يمكن أن يكون معروفا أكثر دقة لاتجاه انبعاث الضوء. هذا التطرف العطلة، وغرقت طبقة حساس في تجويف المحيطة طبقة حجب الضوء ومغطاة بالكامل، ولم يتبق سوى ثقب صغير التواصل مع الخارج - حفرة، وأصبح النموذج الأولي للتلميذ. ومع ذلك، فإن مثل هذا تجويف على شكل عيون هشة جدا وسهلة للوقوع في التراب، وبالتالي فإن عيون كانت بعض الخلايا المخاطية تفرز كمادة مالئة، ثم في وقت لاحق إلى بعض اضحة هلام، والتي هلام مع الوقت لبناء والتفريق بين العدسة والقزحية وغيرها من الهياكل.

خط التطوري العين (انظر رأسيات الأرجل الأخطبوط): طبقة من الخلايا الصبغية، وطبقة من خلايا مستقبلة للضوء، B مشيرة العينية عطلة لتعزيز مفهوم اتجاه مصادر الضوء، C طبقة انغلاف حساس في تجويف، الطرفية مغطاة بالكامل مع طبقة حجب الضوء، وترك الثقوب والعالم الخارجي، ل"التصوير الفتحة" توليد الخشنة البصري، عيون D تحيط بها طبقة الجلد الخارجي على الشفافية، وحماية العين من سوء المعاملة، ثم تمييز لإنتاج غمد المستمر عدسة شفافة، التلاميذ وغيرها من الهياكل. تطور العين البشرية وهذه ليست بالضبط نفس الطريق، ولكن في النهاية كان لها هيكل مماثل. المصدر: تذكر نقطة / ويكيبيديا

وستكون هناك حاجة العينين أستاذ الخضراء ليس فقط لتوضيح مجرى التطور، ولكن أيضا من خلال تقنيات البيولوجيا الجزيئية أعطى كل شيء من تطور عدد من الطفرات الجينية ننسى ذلك. في الواقع، وتطور الدراسات الحركية تظهر أنه في حالات الضغط اختيار القوية المحيطة، من أقصى نقطة العين البدائية تطورت لتصبح عيون وظيفية بالكامل، تقديرات متحفظة سوى بضع عشرات من ملايين السنين . مثل عيوننا كما معقدة في الواقع يمكن أن يكون "استعادة" لغاية البساطة.

تحول البروتين رائع

يمكن للمرء أن نسأل أيضا، كائنات ذكية يمكن تصميم بعد نوع من التبصر في المبادئ الطبيعية للمكونات الأساسية (مثل الساعات الميكانيكية تصورها) الجهاز، ثم نظر المكونات الأساسية، خلايا مستقبلة للضوء حساسة بين البروتينات الأولى جاءت من ذلك؟

معظم الجواب المحتمل هو "استعار". بعبارات بسيطة وهو نوع من الجينات التي استخدمت لأغراض أخرى بسبب الطفرات عرضية تغيير وظيفة (بسبب نفس الجينات في جينوم الخلية يمكن أن يكون العديد من عمليات النسخ الاحتياطي، لذلك هذا لا يعني بالضرورة أن الخسارة الأصلية من وظيفة). كما بروتين حساسة للضوء كما نعلم رودوبسين خلاف ذلك قد خلاف ذلك التأثير.

وكانت معظم الكلاسيكية القضية "الاقتراض" الطبيعة ربما البكتيريا من سياط جنس. ويمكن أن تكون بأسرع تدور المروحة، لذلك أن البكتيريا يمكن ان تتحرك حولها.

رسم تخطيطي من سياط البكتيرية، والتي تحتوي على الطاقة المدمجة لنظام التناوب. مصدر: تعليقات الطبيعة علم الأحياء الدقيقة 4، 784-790 دوى: 10.1038 / nrmicro1493

هذه ميزة قوية، تعتمد إلى حد كبير على قاعدة من سياط البكتيرية الحساسة "المحركات الجزيئية" التي تتألف من عشرات من البروتينات. أقل أي مكون واحد من البروتين، و "المحركات الجزيئية" لا يمكن أن تعمل بشكل صحيح، وهذه البروتينات يقم النظام على ما يبدو أي دور - لذلك، في طبيعة الأحياء علم الأحياء الجزيئي قبل سوطي فتح، كما أصبح سياط "التعقيد غير القابل للاختزال" من آخر "المثال". ولكن العلماء اكتشفوا بسرعة أن السوط في هذا "المحرك الجزيئي" هو في الواقع نوع من الإصلاح "دينامو الجزيئي" يأتي، وهذا هو كل الكائنات الهوائية هي ضرورية سينسيز ATP.

سينسيز ATP الرسم التخطيطي للعملية. المصدر: blogspot.com

في الخلية، العديد من البروتينات لديها مثل هذا القول الإقلاع عن التدخين سوف تكون قادرة على الإقلاع عن التدخين على القلب وتغيير يذكر، وكثير ممكن. على الرغم من أن السوط هذا الهيكل مذهلة، ولكن البروتين الأساسي من هذا "المولد" إلى "المحرك" متعددة بدوره لم يفعل رائع حقا، وبعد كل شيء، سواء عن الشيء نفسه بالفعل. ثم، فإن احتمال من البروتين يمكن أن يكون للعب إلى أي مدى؟ منذ وقت ليس ببعيد، الباحثون في دورية "العلوم" ، الكثير من الناس مرة أخرى تتغير حياة الدراسة التي نشرت الذهول وصعق.

اسمحوا الحياة تكون مرتبطة إلى كربون السيليكون

في التجربة، علماء أمريكيون فرانسيس أرنولد (فرانسيس H. أرنولد)، الذي تتطلع السيتوكروم ج من المحيط الملح أحمر البكتيريا حرارة (Rhodothermus مارينوس) من (السيتوكروم ج). السيتوكروم ج يتم توزيعها على نطاق واسع في كلها تقريبا من الأكسجين المطلوبة في الجسم الحي (مختلف البيولوجية مختلفة قليلا السيتوكروم ج)، هي عملية أساسية من التنفس الهوائي في خلايا بروتين وظيفي. وتتمثل مهمتها في أن تكون بمثابة "حمال الإلكتروني" لمساعدة منظم العضوية رد فعل الأمر الأكسدة.

السيتوكروم ج البحرية هيكل الملح أحمر البكتيريا حرارة. هذا وسوف تبدو مملة البروتينات تكشف عن وظيفة صدمة تحت الانتقاء الاصطناعي. المصدر: FRANCES ARNOLD LAB / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

ويعتقد العلماء أن هذا هو بالضبط لأن السيتوكروم ج يمكن أن تشارك في العديد من تفاعلات الأكسدة كانت للذهاب، وذلك في الواقع هذا البروتين يمكن أن تكون بمثابة أنزيم لتشجيع تشكيل مجموعة متنوعة من الروابط الكيميائية. ووجد الباحثون أن حركية إنزيم محسوبة، السيتوكروم ج لديها القدرة على تحفيز تكوين حتى نوع واحد من السندات الكيميائية لم يتم علاجها في الجسم الحي - السندات السيليكون - الكربون.

الكربون الأولي والسيليكون الجسم عنصر تشكل خصائص الكائنات الحية مماثلة، ولكن نظرا لطبيعة معظم السيليكون في شكل سيليكات، الكائن لا يمكن استخدام العام، فإن الغالبية العظمى من حيث البيولوجية من السيليكون غير مفيدة (مثل الدياتومات يمكن استخدام السيليكات البيولوجية أو السيليكا لبناء الهيكل الخارجي، وأنها تستخدم فقط على سلامة البيئة سيليكات، يمكن فصلها دون استخدام عنصر السيليكون فيه).

العلماء قياس انزيم حركية، مثل السيتوكروم ج "خياط" فئة من الجزيئات العضوية الصغيرة التي تحتوي على ركيزة عنصر السيليكون، فقد وجد أن العديد من أنواع السيتوكروم ج يمكن أن تحفز هذه الجزيئات الصغيرة لتشكيل الكربون - السليكون السندات وج البحرية الملح أحمر البكتيريا حرارة السيتوكروم هو واحد من أفضل.

ولكن هذه ليست، بعد كل شيء، السيتوكروم ج ظيفة، لذلك في الواقع تم الانتهاء أيضا في ليست جيدة جدا، إلا أن يحفز إنتاج العلماء المطلوب الكربون - السندات السيليكون، والسيتوكروم ج أيضا من السهل أن تنتج كل الركيزة الحفاز نوع من الفوضى في كل المنتجات. لذلك، كم من الطفرات تحتاج إلى أن تكون مثل هذا النوع من نقل "إنزيم الهواة" إلى "انزيم المهنية" يعني؟

ثلاث طفرات نقطة

ثلاثة فقط الأمينية الحمضية التغييرات بين ملح البحر الأحمر أليف للحرارة بكتيريا السيتوكروم ج غير كافية لإتمام عملية التحويل، وحيث كل طفرة نقطة يمكن أن تعزز الكربون المحفز - السيليكون السندات خصوصية. بعد هذه التغييرات، لها القدرة على تحفيز بيئة درجة حرارة الغرفة لإنتاج الكربون - السندات السيليكون.

حمراء الملح البحري أليف للحرارة بكتيريا السيتوكروم ج التي يمكن أن تعزز الحفاز ثلاثة الكربون - السندات السيليكون من الطفرات نقطة محددة، والطفرات نقطة بعد ثلاثة من هؤلاء "إنزيم" الحفاز الكربون - خصوصية السندات السيليكون لتوليد وصلت إلى مستوى عال جدا. المصدر: مرجع

في المقابل، الاصطناعية الكربون - السندات السيليكون ليست فقط عملية مكلفة نسبيا، ولكن أيضا إلى وكيل السامة، ولكن أيضا مجموعة متنوعة من المنتجات الثانوية تشكيلها. مع تغيير قوة من قوى الطبيعة، والناس قد تحصل في إنتاج المواد الكيميائية تنمية الأكثر إثارة للدهشة - اتخذت حياة بلايين السنين "التجربة" لقد كان انزيم تريليونات من الدولارات، ولكل منها قد تكون قادرة على أن تصبح أكثر استقرارا من تحول بسيط، وتطوير ميزات أكثر كفاءة وحتى الجديدة.

تجارب أرنولد أيضا إدخال غفوة: هذه النتائج قد يعني تغييرات جذرية في البيئة لو يوم واحد، والأرض فجأة الكثير من سيليكون جزيئات صغيرة، ثم ربما بضع سنوات فقط، والملح أحمر البكتيريا حرارة البحرية يمكن تطور القدرة على استخدام السيليكون - والأداة هي سمة من سمات الأصلي ثماني قطب لا يمكن أن تغلب على هذا البروتين. ". وتوضح هذه الدراسة أن سرعة التكيف بشكل طبيعي مع التحديات الجديدة"، وقال ارنولد.

مؤلف كتاب المقابلة الدكتور فرانسيس أرنولد (من اليسار) وأول مؤلف سيك بيك الدكتورة جنيفر كان (يمين). المصدر: معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا

مرئي "، وقال اليوم لم يتغير أيضا دون تغيير." لا شيء هذه الحفازة DNA آلة الترميز يمكن أن تستمر في إعطاء في التغيير ويختاروا لأنفسهم بين القيمة الجديدة - في الواقع فعلوا بالضبط، بحيث نمو وازدهار شجرة التطور، ويلقي النهائي من المحيط الحيوي الملونة. تخيل، وربما أقرب الأوقات، ومعظم أشكال الحياة البدائية في ما مجموعه فقط عدد قليل جدا من عدة جينات أساسية للحياة، ولكن بعد هذه الأنواع من تكرار الجينات والمستمر التغيير الذاتي، وبعد العديد من الوقت، شيئا فشيئا تلك النقطة قطرات من التغيير المستمدة أخيرا من عالم ملون.

ولعل الواقع سوى يتغير، هو الثابت الوحيد في العالم في القانون الحديدي الحياة منه.

(تحرير: كالو، التنضيد: Sol_ يانغ يانغ)

المراجع:

.. 1.Gehring WJ فرصة وضرورة في تطور العين الجينوم بيول EVOL عام 2011؛ 3 :. 1053-1066.

2.Nilsson DE، بيلغر S. A تقدير متشائم من الوقت اللازم للعين أن تتطور بروك بيول الكيمياء عام 1994. 256 (1345): .. 53-8.

3.Kan SB، لويس RD، تشن K، أرنولد FH إخراج تطور السيتوكروم ج لتشكيل الكربون والسليكون السندات :. جلب السيليكون في الحياة العلوم عام 2016. 354 (6315): .. 1048-1051.

هذا المقال من شبكة شركة شل، ورفض إعادة طبع

إذا لزم الأمر، يرجى الاتصال الأفراد sns@guokr.com إرسالها إلى دائرة أصدقاء