Γιατί οι επιστήμονες μελετούν πρωτεΐνες για να βρουν στοιχεία για την εξέλιξη;
1. Οι πρωτεΐνες είναι οι εργασίες της ζωής:
Οι πρωτεΐνες πραγματοποιούν σχεδόν όλες τις λειτουργίες σε ζωντανούς οργανισμούς, από την οικοδόμηση ιστών και τη μεταφορά μορίων έως την καταλυτική χημικών αντιδράσεων και την καταπολέμηση των λοιμώξεων. Η δομή και η λειτουργία τους συνδέονται άμεσα με την εξελικτική ιστορία του οργανισμού.
2. Οι πρωτεΐνες αντικατοπτρίζουν τις γενετικές σχέσεις:
Οι πρωτεΐνες κωδικοποιούνται από τα γονίδια και οι μεταβολές στα γονίδια (μεταλλάξεις) οδηγούν σε αλλαγές στις πρωτεΐνες. Αυτές οι αλλαγές μπορεί να είναι μικρές ή μεγάλες και να συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου. Συγκρίνοντας τις πρωτεϊνικές αλληλουχίες σε διαφορετικά είδη, οι επιστήμονες μπορούν να εντοπίσουν τις εξελικτικές σχέσεις τους, όπως ένα οικογενειακό δέντρο.
3. Οι ομοιότητες πρωτεϊνών αποκαλύπτουν την κοινή καταγωγή:
Τα είδη που μοιράζονται έναν πιο πρόσφατο κοινό πρόγονο θα έχουν περισσότερες παρόμοιες πρωτεϊνικές αλληλουχίες, ακόμη και αν έχουν προσαρμοστεί σε πολύ διαφορετικά περιβάλλοντα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα γονίδιά τους είχαν λιγότερο χρόνο να αποκλίνουν.
4. Οι μεταβολές των πρωτεϊνών μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση της εξέλιξης:
Ο ρυθμός εξέλιξης της πρωτεΐνης ποικίλλει, ανάλογα με τη λειτουργία της πρωτεΐνης και τις επιλεκτικές πιέσεις που αντιμετωπίζει. Οι επιστήμονες μπορούν να χρησιμοποιήσουν αυτές τις διαφορές για να εκτιμήσουν πόσο πολύ καιρό αποκλίνουν τα είδη και να κατανοήσουν πώς διαφορετικά περιβάλλοντα έχουν διαμορφώσει την εξέλιξη.
5. Οι πρωτεΐνες παρέχουν ένα ισχυρό εργαλείο για την κατανόηση της προσαρμογής:
Οι πρωτεΐνες συχνά παρουσιάζουν συγκεκριμένες προσαρμογές σε συγκεκριμένα περιβάλλοντα. Για παράδειγμα, οι πρωτεΐνες που εμπλέκονται στη μεταφορά οξυγόνου σε ζώα υψηλού υψομέτρου είναι συχνά διαφορετικές από εκείνες σε ζώα πεδινών.
Παραδείγματα πρωτεϊνικών στοιχείων για την εξέλιξη:
* Cytochrome C: Αυτή η πρωτεΐνη εμπλέκεται στην κυτταρική αναπνοή και βρίσκεται σε όλους σχεδόν τους ζωντανούς οργανισμούς. Συγκρίνοντας την ακολουθία του σε είδη, οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι εξελίσσεται με σχετικά αργό ρυθμό, καθιστώντας το χρήσιμο εργαλείο για την ανίχνευση βαθιών εξελικτικών σχέσεων.
* Αιμοσφαιρίνη: Αυτή η πρωτεΐνη φέρει οξυγόνο στο αίμα. Συγκρίνοντας την αλληλουχία του σε διαφορετικά ζώα, οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει πώς οι αλλαγές στην αιμοσφαιρίνη επέτρεψαν στους οργανισμούς να προσαρμοστούν σε διαφορετικά περιβάλλοντα, όπως μεγάλα υψόμετρα ή χαμηλά επίπεδα οξυγόνου.
* ινσουλίνη: Αυτή η ορμόνη ρυθμίζει τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα. Οι συγκρίσεις των αλληλουχιών πρωτεϊνών ινσουλίνης αποκαλύπτουν την εξέλιξή του από έναν κοινό πρόγονο και πώς έχει διαφοροποιηθεί για να καλύψει τις συγκεκριμένες ανάγκες διαφορετικών οργανισμών.
Συμπερασματικά, η μελέτη πρωτεϊνών παρέχει πληθώρα πληροφοριών σχετικά με την εξελικτική ιστορία της ζωής, επιτρέποντας στους επιστήμονες να ανακατασκευάσουν τις εξελικτικές σχέσεις, να κατανοούν την προσαρμογή και να εντοπίσουν την προέλευση της βιοποικιλότητας.
