Microbiologists ser ut til å ha løst mysteriet om "høna og egget"

I science, et populært teori om at den første liv på Jorden dukket opp i den såkalte "primære suppe". Suppen elementer på grunnlag av karbon ble sluttet sammen i enkle molekyler, mens det ikke til syvende og sist la Grunnlaget for fremveksten av primitive liv. Men et steg videre i utviklingen av årsaker blant forskere mye uenighet og debatt.

Ifølge en populær hypotese, molekyler av ribonucleic acid (RNA) som inneholder den genetiske kode for proteiner og er i stand til å utføre funksjoner av enkle kjemiske reaksjoner var de som markerte begynnelsen av liv på vår planet. Noen forskere avviser denne tanken og si at RNA er for stor og kompleks struktur for å ha rett til å bære tittelen katalysator liv. I henhold til disse forskerne, selv før fremveksten av makromolekyler i form av RNA, en enklere molekylet var i stand til å utvikle evnen til å bruke metabolsk funksjon, uten noe som ingen RNA ikke ville eksistere. Totalt sett er ideen fungerer fordi hodet av alt, som er den første dukket opp metabolismen. Nye bevis i vitenskapelig gruppe fra University of Illinois bare forsterke denne ideen.

"Alle levende vesener har en metabolisme, et sett av viktige kjemiske transformasjoner, slik at å gi disse organismene med energi og materie, som er nødvendig for driften av celler. Disse metabolske forandringer sannsynlig dukket opp på Jorden veldig tidlig. Det er mulig at de første organismene hadde lånt den kjemiske reaksjonen har allerede vært tilgjengelig på det tidspunktet på planeten, hadde lært dem i cellene gjennom utvikling av enzymatisk aktivitet", — sier Gustavo Caetano-Anolles, bioinformatic og Professor i planteforedling Institutt ved Universitetet i Illinois.

Caetano-Anolles og hans kollega Ibrahim koç fra tyrkisk Tekniske Universitet Gebze bestemte seg for å teste teorien om "primære metabolisme" gjennom analyse av molekylære funksjoner av organismer i alle kongeriker, og studerte genom (sett av gener) 249 individuelle organismer, detaljene som er med i prosjektet database "". Dette unike database gjør det faktum at den inneholder ikke bare informasjon om hvert av produktene av gener – proteiner eller RNA-molekyler, men også en beskrivelse av funksjonene til hver enkelt gen i disse organismene.

"Du kan ta hele genom, representert i organismen, for eksempel menneskerettigheter, og visualisere det med den innstilte funksjonen funksjoner av hvert enkelt gen. Studiet av disse "funksjonelle" kan fortelle om hva som gjør et bestemt gen. For eksempel, kan vi finne ut hvilken type katalytisk gjenkjenne eller bindende funksjoner har et bestemt gen produkt som er mye mer intuitivt for forskning" — sier, Caetano-Anolles.

"den Beste måten å forstå en levende organisme – for å finne ut funksjoner av sine gener" — forsker fortsetter.

Ifølge for å Caetano-Anolles, tilstedeværelsen av den samme funksjonen i genomet i ulike arter som kan indikere evolusjonær betydning av denne funksjonen. Derfor, forskerne studerte alle de molekylære funksjonen parse organismer, telle dem og brakte dem som ble oppfylt i alle tilfeller. Den grunnleggende ideen bak det, er at den første, dvs. de mest grunnleggende funksjoner som katalytiske prosesser ansvarlig for fremveksten av metabolisme, mest sannsynlig, var utrustet med alle organismer på den tiden, og derfor er oppdaget gjennom den såkalte tree of life. På samme tid, funksjoner av gener som dukket opp etter alle de andre, tvert imot, vil bli møtt i et mindre antall arter.

Ved hjelp av moderne informasjons-og datateknikk, forskerne laget et tre som viser den vei som fører til at den underliggende molekylære egenskaper. Nærmere bunnen av treet (dvs. nærmere røttene) er de gamle funksjon. Mer «frisk» funksjoner som, i sin tur, er nærmere toppen.

Det Viste seg at i bunnen av dette treet er det mulig å tildele bare to molekylære funksjoner som, mest sannsynlig, og markerte starten på livet på Jorden. Er metabolismen og molekylær obligasjoner.

"det er logisk å anta at disse to funksjonene som kom først. Som molekyler for energi produksjon var nødvendig for metabolismen. I tillegg har de behov for å samhandle med hverandre", — forklarer Caetano-Anolles.

Følgende funksjoner implementert som muliggjorde fremveksten av makromolekyler. Dette kan synes RNA. Neste, de mekanismene som førte til at molekyler for å integrere inn i cellene, og fungerer da som gjør at cellene til å samhandle med hverandre og sine omgivelser.

"I slutten, for å komme nærmere til kronen av et tre, kan vi se funksjoner relatert til komplekse prosesser, herunder produksjon av muskel, hud og nervesystemet," — sa Caetano-Anolles.

Deres studien, forskere, ikke bare for å kaste lys på tidligere liv. Husker at evolusjonsteorien er fortsatt pågående. Derfor, forstå sekvens av dannelsen av disse molekylære egenskaper gjennom tiden kan hjelpe oss å forutsi hvor livet på Jorden beveger seg på.

"Når folk snakker om evolusjon, de ser tilbake. Vi ønsker også å utvikle en kronologisk og metodiske modeller som kan svare på spørsmålet om hvor utviklingen av bevegelser og utseendenoen nye molekylære funksjoner, bør vi forvente av det i fremtiden," — sier, Caetano-Anolles.

Arbeidet med dagens fagfolk vil definitivt være i stand til å finne sine program i bioteknologi, utvikle bruken av biologisk informasjon og data til å lage nye biologiske former. I henhold til Caetano-Anolles, utvikling av nye gener i fremtiden vil være i stand til å rotfeste å løse problemer av ulike sykdommer og forbedre vårt daglige liv.

"Nøkkelen til effektiv omstrukturering av vårt genom og gi det med nye nyttige molekylære funksjoner er å forstå prinsippene for bruk av enkle molekylære former for liv i fortiden" — konkluderer forskeren.

Den Opprinnelige artikkelen, Caetano-Anolles og Ibrahim Koch tittelen "the Natural history of molecular funksjoner på grunnlag av en omfattende fylogenetisk data analyse gene ontology" ble publisert i tidsskriftet PLoS One.