Δηλώστε πώς η σύγκριση της αλληλουχίας αμινοξέων μιας πρωτεΐνης μπορεί να παράσχει στοιχεία που έχει εμφανιστεί η εξέλιξη;
1. Ομοιότητες μεταξύ ειδών:
* ομόλογες πρωτεΐνες: Οι πρωτεΐνες με παρόμοιες αλληλουχίες αμινοξέων προέρχονται πιθανώς από έναν κοινό πρόγονο. Αυτό υποδηλώνει ότι οι οργανισμοί που μοιράζονται αυτές τις πρωτεΐνες σχετίζονται, ακόμη και αν είναι πολύ διαφορετικοί στην εμφάνιση ή τη λειτουργία. Για παράδειγμα, η πρωτεΐνη του κυτοχρώματος C, που εμπλέκεται στην κυτταρική αναπνοή, παρουσιάζει εντυπωσιακές ομοιότητες στην αλληλουχία αμινοξέων της σε ένα ευρύ φάσμα οργανισμών, από ζύμη έως ανθρώπους.
* βαθμός ομοιότητας: Όσο πιο κοντά οι αλληλουχίες αμινοξέων, τόσο πιο πρόσφατα το είδος αποκλίνει από τον κοινό πρόγονο τους. Αυτό επιτρέπει στους επιστήμονες να δημιουργούν εξελικτικά δέντρα με βάση τα μοριακά δεδομένα, τα οποία συχνά επιβεβαιώνουν τις σχέσεις που καθορίζονται μέσω απολιθωμένων στοιχείων.
2. Μεταλλάξεις και εξελικτικές αλλαγές:
* μεταλλάξεις: Οι μεταλλάξεις στο DNA που κωδικοποιούν πρωτεΐνες οδηγούν σε υποκαταστάσεις αμινοξέων. Συγκρίνοντας τις ακολουθίες, οι επιστήμονες μπορούν να εντοπίσουν αυτές τις αντικαταστάσεις και να παρακολουθούν τη συσσώρευση με την πάροδο του χρόνου. Ο αριθμός των διαφορών στις αλληλουχίες αμινοξέων μεταξύ των ειδών είναι άμεσα ανάλογος του χρόνου που παρέχεται από την απόκλιση τους.
* Επιλεκτική πίεση: Ορισμένες υποκαταστάσεις αμινοξέων μπορεί να είναι επωφελείς, παρέχοντας ένα πλεονέκτημα σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον. Αυτές οι ευεργετικές μεταλλάξεις είναι πιο πιθανό να μεταβιβαστούν στους απογόνους και να καθοριστούν στον πληθυσμό. Παρατηρώντας τα πρότυπα αλλαγών αμινοξέων μπορούν να ρίξουν φως στις επιλεκτικές πιέσεις που έχουν ενεργήσει σε διαφορετικές γενεές.
3. Λειτουργικοί περιορισμοί:
* Διατηρημένες περιοχές: Ορισμένες αλληλουχίες αμινοξέων είναι εξαιρετικά διατηρημένες σε όλα τα είδη, υποδεικνύοντας ότι είναι ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία της πρωτεΐνης. Αυτές οι περιοχές είναι λιγότερο πιθανό να συσσωρεύσουν μεταλλάξεις, υπογραμμίζοντας τη σημασία της διατήρησης συγκεκριμένων δομικών ή λειτουργικών ιδιοτήτων.
* Λειτουργική απόκλιση: Αντίθετα, οι περιοχές με μεγαλύτερη παραλλαγή αμινοξέων υποδηλώνουν λιγότερο λειτουργικό περιορισμό, επιτρέποντας πιο γρήγορες εξελικτικές αλλαγές.
Συνοπτικά:
Συγκρίνοντας τις αλληλουχίες αμινοξέων, οι επιστήμονες μπορούν:
* Εξελικτικές σχέσεις ιχνών: Προσδιορισμός του πόσο στενά συνδεδεμένα είδη είναι.
* Εκτιμήστε τον χρόνο απόκλισης: Χρησιμοποιώντας τον ρυθμό της αλλαγής αμινοξέων ως μοριακό ρολόι.
* Εξέλιξη ιστορίας: Κατανόηση των επιλεκτικών πιέσεων που έχουν διαμορφώσει την εξέλιξη των πρωτεϊνών.
* Αποκτήστε πληροφορίες για τη λειτουργία πρωτεΐνης: Προσδιορισμός περιοχών που είναι κρίσιμες για τη διατήρηση ή τροποποίηση της λειτουργίας πρωτεΐνης.
Αυτές οι ιδέες παρέχουν ισχυρές ενδείξεις για την εξελικτική διαδικασία, αποδεικνύοντας πώς οι αλλαγές στις αλληλουχίες αμινοξέων οδήγησαν την ποικιλομορφία της ζωής στη γη.
