Жер бетіндегі әрбір тірі ағза өзінің тегімен шамамен төрт миллиард жыл бұрын өмір сүрген ортақ ата-бабасына барып тіреледі. Бұл ежелгі ағза — соңғы әмбебап ортақ ата-баба деп аталады және ол қазіргі эволюциялық әдістер арқылы зерттеуге болатын ең алғашқы тіршілік формасы саналады.

Ежелгі тіршіліктің іздері

Зерттеулер көрсеткендей, қазіргі тіршіліктің көптеген негізгі белгілері сол кезеңде-ақ қалыптасқан: жасушаларда мембраналар болған, ал генетикалық ақпарат ДНҚ-да сақталған. Бұл маңызды қасиеттер соңғы әмбебап ортақ ата-бабада болғандықтан, ғалымдар тіршіліктің шығу тегін түсіну үшін одан да ерте эволюциялық кезеңдерге — осы ата-бабаның пайда болуына дейінгі оқиғаларға жүгінуге мәжбүр.

Ежелгі гендерге жаңа көзқарас

Cell Genomics журналында жарияланған мақалада зерттеушілер Аарон Голдман (Оберлин колледжі), Грег Фурнье (MIT) және Бетюль Качар (Висконсин-Мэдисон университеті) эволюцияның осы ерте кезеңін зерттеудің жаңа тәсілін сипаттайды. Голдманның айтуынша, соңғы әмбебап ортақ ата-баба — эволюциялық әдістермен зерттеуге болатын ең көне ағза болғанымен, оның геномындағы кейбір гендер бұл ата-бабадан да ежелгі.

Ғалымдар ерекше гендер тобына — әмбебап паралогтарға назар аударды. Бұл гендер соңғы әмбебап ортақ ата-бабаның пайда болуына дейінгі биологиялық өзгерістер туралы ақпарат береді.

Паралогтар дегеніміз не?

Паралогтар — бір геномда бірнеше көшірмеде кездесетін туыстас гендер. Мысалы, адамның ДНҚ-сында гемоглобиннің сегіз түрлі гені бар, олардың бәрі қанда оттегі тасымалдайтын ақуыздарды кодтайды. Бұл гендердің барлығы шамамен 800 миллион жыл бұрын өмір сүрген ортақ ген-глобиннен тараған. Уақыт өте келе көбею кезіндегі қателіктер қосымша көшірмелердің пайда болуына әкеліп, әрқайсысы біртіндеп өзіне тән қызмет атқара бастады.

Әмбебап паралогтар әлдеқайда сирек кездеседі. Бұл гендер отбасылары дерлік барлық тірі ағзалардың геномында кемінде екі көшірмеде болады. Олардың кең таралуы бастапқы геннің екі еселенуі соңғы әмбебап ортақ ата-бабадан бұрын болғанын, ал көшірмеленген гендер сансыз ұрпақ арқылы бүгінгі күнге дейін жеткенін көрсетеді.

Әмбебап паралогтардың маңызы

Осындай терең эволюциялық шығу тегі арқасында әмбебап паралогтар Жердегі тіршіліктің ең ерте тарихын зерттеуде маңызды, бірақ жиі бағаланбайтын ресурс саналады. Қазіргі жасанды интеллект әдістері мен арнайы жабдықтар ежелгі генетикалық үлгілерді егжей-тегжейлі талдауға мүмкіндік беріп, бұл тәсілді барған сайын тиімді етеді.

Белгілі әмбебап паралогтар көп болмаса да, олар соңғы әмбебап ортақ ата-бабадан бұрынғы тіршіліктің қандай болғаны туралы құнды ақпарат бере алады. Фурньенің айтуынша, бұл гендердің тарихы — ең алғашқы жасушалық желілер туралы мәлімет беретін жалғыз дереккөз болуы мүмкін, сондықтан олардан барынша көп білім алу өте маңызды.

Ежелгі ақуыздарды қайта құру

Голдман, Фурнье және Качар өз талдауында барлық белгілі әмбебап паралогтарды қарастырды. Бұл гендердің әрқайсысы не ақуыз синтезіне, не молекулаларды жасуша мембраналары арқылы тасымалдауға қатысады. Бұл ақуыз синтезі мен мембраналық тасымал эволюция барысында пайда болған алғашқы биологиялық функциялардың бірі болғанын көрсетеді.

Ғалымдар сондай-ақ осы гендердің ежелгі формаларын қайта құрудың маңызын атап өтеді. Голдман зертханасының бір зерттеуінде жасуша мембранасына ферменттер мен басқа ақуыздарды енгізуге қатысатын әмбебап паралогтар тобы зерттелді. Эволюциялық және есептеу биологиясының әдістерін пайдалана отырып, зерттеушілер бастапқы ежелгі геномда өндірілген ақуызды қайта құрды.

Нәтижелер көрсеткендей, бұл қарапайым, ежелгі ақуыз жасуша мембранасына жабысып, ақуыз синтезі механизмдерімен әрекеттесе алған. Бәлкім, ол алғашқы ақуыздарға қарапайым мембраналарға енуді жеңілдеткен, бұл ең алғашқы жасушалардың қалай жұмыс істегені туралы түсінік береді.

Болашақ зерттеулердің келешегі

Авторлар есептеу құралдарының дамуы әмбебап паралогтардың жаңа отбасыларын анықтауға және олардың ежелгі ата-бабаларын тереңірек зерттеуге мүмкіндік береді деп үміттенеді. Качардың айтуынша, әмбебап паралогтарды зерттеу Жердегі тіршіліктің ең алғашқы кезеңдерін қазіргі ғылым құралдарымен байланыстыруға жол ашады. Бұл эволюция мен биологияның ең терең құпияларын тәжірибе жүзінде тексеруге болатын жаңалықтарға айналдыруға мүмкіндік береді. Ғалымдардың мақсаты — соңғы әмбебап ортақ ата-бабадан бұрынғы эволюцияның айқын суретін жасап, қазіргі тіршіліктің қалай пайда болғанын анықтау.