Biologia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Biologia > Genetyka > Geny i ewolucja 
  Indeks
Genetyka
Historia odkryć . . .
Podstawy genetyki
Genetyka molekularna
Geny i ewolucja
Wstęp
Porównywanie . . .
Historia zapisana . . .
Co było pierwsze . . .
Świat wirusów i . . .
Inżynieria genetyczna
Słowniczek
  Źródło
Wybrane fragmenty pochodzą z książki
Język genów autorstwa Paul'a Berg'a i Maxine Singer


  Wstęp
 
Geny są siłą napędową
ewolucji i zapisują ją
 
D
zieje ewolucji organizmów są zapisane w ich genomach. W przeszłości ustalenie pokrewieństw ewolucyjnych było możliwe tylko dzięki analizie wpływu informacji genetycznej obserwowanego jako ujawniające się cechy organizmów. Historię biologiczną odtwarzano więc początkowo na podstawie badań morfologicznych skamieniałości oraz porównawczej anatomii, fizjologii i embriologii współcześnie żyjących gatunków. W połowie naszego stulecia, kiedy opracowano metody określania sekwencji aminokwasowej białek, innych wskaźników pokrewieństwa ewolucyjnego poszukiwano w chemii porównawczej białek. Niemal natychmiast stało się jasne, że pewne białka, które w różnych organizmach pełnią taką samą funkcję, mają również bardzo podobne sekwencje aminokwasowe. Odkrycie to dowiodło, że wiele różnych rodzajów organizmów miało wspólną przeszłość ewolucyjną, czego nie sposób było ocenić na podstawie przypadkowych i rozproszonych danych pochodzących z badań skamieniałości.
       Nasza obecna wiedza o strukturze DNA oraz procesach genetycznych jest całkowicie zgodna z koncepcją wspólnej historii ewolucyjnej żywych organizmów naszej planety. A co ważniejsze, wiedza ta dostarcza wskazówek, w jaki sposób zachodzi ewolucja biologiczna. Porównując strukturę i funkcję genów oraz organizację genomów różnych żyjących obecnie organizmów, można wydedukować, co działo się w przeszłości; podobnie jak detektyw, który na podstawie pozostawionych na miejscu zbrodni przedmiotów oraz znajomości, choćby pobieżnej, ludzkiego charakteru może zrekonstruować fakty.
       Rozważmy najpierw, w jaki sposób porównawcza analiza struktury białek dostarcza wiadomości o ewolucji. Cytochrom c, na przykład, jest powszechnie występującym składnikiem białkowym mitochondriów. Białko to pełni niezwykle ważną rolę w procesie oddychania, jest więc niezbędne organizmom wykorzystującym tlen, w tym prawie wszystkim eukariontom. Struktura cytochromu c jest bardzo podobna u wszystkich żywych istot. Na przykład cząsteczki tego białka pochodzącego z komórek drożdży różnią się od ludzkiego jedynie 35 aminokwasami ze 104. Dla ewolucjonisty oznacza to, że komórki żyjące ponad 1,5 miliarda lat temu – z którego to okresu pochodzą pierwsze skamieniałości z komórkami eukariotycznymi – miały już działający cytochrom c. Komórki te przekazały gen cytochromu c następcom. Niektóre z komórek potomnych ewoluowały, dając różne linie ewolucyjne prowadzące do współczesnych grzybów, roślin zielonych i zwierząt. W ciągu tego czasu sekwencja aminokwasowa cytochromu c ewoluujących organizmów również nieco się zmieniała, jednak nie na tyle, by zaburzyć funkcjonowanie białka. W każdej linii ewolucyjnej następowały nieco inne zmiany, co jest widoczne we współczesnych sekwencjach aminokwasowych.
       Cytochrom c, podobnie jak inne, niemal nie zmieniające się w toku ewolucji (tzw. konserwowane) białka, nie nadaje się do analizy pokrewieństwa ewolucyjnego bliskich gatunków, ponieważ jego struktura różni się wśród nich niewiele albo wcale. Na przykład cytochrom c człowieka i szympansa jest identyczny. Jednak inne białka ewoluowały szybciej niż cytochrom c, na przykład enzym, katalizujący prostą reakcję chemiczną dwutlenku węgla z wodą, prowadzącą do wytworzenia kwasu węglowego. Różnice w strukturze tego enzymu u różnych gatunków naczelnych wystarczają do skonstruowania drzew ewolucyjnych. Podstawą tej metody jest spostrzeżenie, że liczba różnic w sekwencji aminokwasowej enzymów obu organizmów rośnie z upływem czasu dzielącego je od momentu – oszacowanego na podstawie danych kopalnych – gdy organizmy wyewoluowały od wspólnego przodka. Stąd też zmienność struktury tego enzymu (i wielu innych białek) staje się rodzajem „zegara biologicznego”.
       Jednakże, wszystkie metody analizy ewolucyjnej, które sprowadzają się do analizowania różnych cech organizmu – takich jak właściwości szkieletu, lub cech komórek – jak struktura białek, to metody pośrednie. Podobieństwa i różnice cech między gatunkami wynikają z podobieństw i różnic między ich genami i genomami. Sekwencje aminokwasowe cytochromu c człowieka i drożdży różnią się od siebie, ponieważ różnią się sekwencje nukleotydowe ich odpowiednich genów. Konserwowanie sekwencji DNA decyduje o zachowaniu podobieństw między organizmami. Z drugiej strony mutacje i rearanżacje DNA w komórkach linii płciowej leżą u podłoża wystąpienia w trakcie ewolucji zmienionych lub nowych cech, a tym samym nowych gatunków.
       Podczas gdy badania nad dawnymi formami życia będą nadal polegać na analizie morfologicznej skamieniałości, coraz ważniejszą metodą ustalania pokrewieństw między organizmami współczesnymi a ich przodkami staje się obecnie porównywanie sekwencji DNA. Rekombinacja DNA i inne pokrewne techniki, takie jak metoda Southerna, mapowanie czy sekwencjonowanie, mają już znaczące miejsce w biologii ewolucyjnej i na pewno ich wpływ na rozwój tej dziedziny będzie ogromny.
góra strony
poprzedni esej następny esej
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach