Evolutsiooni pole võimalik tagasi pöörata
“Evolutsioonibiolooge on pikka aega paelunud küsimus, kas evolutsioon saab toimuda tagurpidi,” selgitas uurimustöö juht, Oregoni ülikooli ökoloogia ja evolutsioonibioloogia keskuse ning Howard Hughesi nimelise meditsiiniinstituudi teadur Joe Thornton.
“Kuid probleem pole seni lahendust leidnud, kuna me üldiselt ei tea täpselt, millised omadused olid meie esivanematel või millised olid mehhanismid, mille kaudu nad tänapäevaste vormideni arenesid.”
Thorntoni töörühm otsis vastust evolutsiooni molekulaartasandilt, kus oli võimalik jälgida valgu vaarvormi ja selle järeltulija vahelisi arenguetappe, vahendab LiveScience.
Tulemused, mis avaldati ajakirjas Nature, näitavad, et pikkade perioodide vältel kerkivad esile teatud geneetilised tõkked, mis muudavad peaaegu võimatuks kaasaegse valgu pöördmuundamise iseenda vaarvormiks, seda isegi juhul kui muistsed keskkonnatingimused taastuma peaksid.
“See on evolutsioonilise pöördumatuse molekulaarsete aluste kõige parem demonstratsioon, mida olen iial lugenud,” tunnistab Irvine’is tegutseva California ülikooli ökoloogia- ja evolutsioonibioloogia professor Michael Rose.
Töörühm uuris ka niinimetatud glükokortikoidi-retseptorit ehk valku, mis seondub hormoon kortisooliga ja reguleerib inimeste stressireaktsioone, immuunsust ja muid kehalisi protsesse.
Nad teadsid, et võrdlemisi lühikese perioodi vältel enam kui 400 miljoni aasta eest omandas see retseptor oma praegused võimed iseenda vaarvormilt, mis oli tundlik hoopis teise hormooni suhtes.
Thorntoni töörühm konstrueeris valgu mõlemad vormid. “Me taaselustasime esimese kaasaegse funktsiooniga valgu ja sellele vahetult eelnenud viimase vaarfunktsiooniga valgu,” ütleb Thornton.
Teadlased leidsid seitse võtmetähtsat mutatsiooni, mis ühiselt andsid ürgvalgule selle kaasajastatud talitluse. Selgitamaks välja, kas kaasaegset valku on võimalik eelmisele talitlusele tagasi pöörata, sürdasid uurijad need seitse võtmemutatsiooni.
“Eeldasime, et meil õnnestub taastada muistne talitlus,” nendib Thornton. “Selle asemel saime aga surnud valgu. See ei talitlenud üleüldse, oli täiesti ebafunktsionaalne.”
Teadlastel on ka oma arvamus sellise fenomeni põhjuste kohta: sedamööda, kuidas muistne valk arenes, viisid viis muud mutatsiooni valgu struktuuri sisse vaevu hoomatavaid muudatusi, mis ürgvormiga ei ühildunud.
“Oletame, et te kujundate ümber magamistuba — esmalt nihutate voodit, seejärel panete kummuti sinna, kus voodi enne paiknes,” näitlikustab Thornton. “Kui otsustate, et tahate voodi tagasi endisesse kohta panna, et saa te seda enne teha, kui olete kummuti eest ära toimetanud. Piiravad mutatsioonid glükokortikoidi-retseptoris takistasid evolutsiooni pööramist samadel alustel.”
Lühemate ajaperioodide vältel ei pruugi samasugused piiravad protsessid aga ilmneda, nagu Rose’i uurimused näidanud on.
“Uus uurimus näitab, et väga pikkade perioodide puhul (mis hõlmavad rohkem kui miljonit põlvkonda) on evolutsiooni raskem tagurpidi liikuma sundida,” leiab Rose. “Sellega seletavad evolutsiooniteadlased taolisi nähtuseid nagu vaalade või delfiinide suutmatus endale lõpuseid pöörd-arendada. Sellest ajast, mil täiskasvanud mereimetajatel olid veel töötavad lõpused, on möödunud lihtsalt liiga palju aega.”
Thornton loodab uurida evolutsiooni pööratavust muudes valkudes. “Ma eeldan, et sellest saab üsna üldine tähelepanek, et ka muud valgud ja muud omadused osutuvad enamasti pöördumatuteks.”
