หลังจากการคืนชีพโปรตีนจากสัตว์ชนิดหนึ่งที่มีชีวิตอยู่เมื่อประมาณ 470 ล้านปีก่อน ตอนนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้สร้างประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของโปรตีนขึ้นมาใหม่แล้วบางส่วนกลับสู่อนาคต โครงสร้างที่อนุมานของโปรตีนเมื่อประมาณ 470 ล้าน 440 ล้าน และ 420 ล้านปีก่อน (จากหน้าไปหลัง) เปิดเผยวิวัฒนาการของโปรตีนE. ORTLUND/มหาวิทยาลัย ของนอร์ทแคโรไลนาการมองเห็นอดีตของโปรตีนที่หาได้ยากเผยให้เห็นว่าลำดับของการกลายพันธุ์ทำให้โมเลกุลของบรรพบุรุษได้รับฟังก์ชันที่ครอบครองโดยโปรตีนรูปแบบปัจจุบันซึ่งมีอยู่ในคนและสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ๆ ได้อย่างไร
งานวิจัยนี้กล่าวถึงข้อถกเถียงอันยาวนานในหมู่นักชีววิทยา
: หากนาฬิกาวิวัฒนาการถูกย้อนกลับและปล่อยให้เดินต่อไปอีกครั้ง แรงกดดันของการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะนำพาสิ่งมีชีวิตไปสู่ผลลัพธ์เดียวกัน หรือโอกาสที่การกลายพันธุ์จะให้ผลลัพธ์ที่ต่างออกไป?
“สิ่งที่เราสังเกตได้บ่งชี้ว่ามีความบังเอิญและความสุ่มเสี่ยงในวิวัฒนาการในระดับที่มีนัยสำคัญ” หัวหน้าทีมวิจัย Joseph W. Thornton จาก University of Oregon ในเมือง Eugene กล่าว
ตั้งแต่ดาราศาสตร์ไปจนถึงสัตววิทยา
สมัครรับข้อมูลข่าววิทยาศาสตร์เพื่อสนองความกระหายใคร่รู้ของคุณสำหรับความรู้สากล
ติดตาม
ในงานก่อนหน้านี้ ทีมของ Thornton ได้อนุมานรหัสพันธุกรรมของโปรตีนโบราณโดยการเปรียบเทียบยีนของสปีชีส์หลายชนิดสำหรับตัวรับกลูโคคอร์ติคอยด์ ซึ่งเป็นลูกหลานสมัยใหม่ของโปรตีน หากยีนส่วนหนึ่งเหมือนกันในหลายสปีชีส์ โอกาสที่สปีชีส์เหล่านั้นทั้งหมดจะสืบทอดส่วนนั้นมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน การวิเคราะห์แบบนี้ทำให้ Thornton และ
เพื่อนร่วมงานของเขาสามารถสร้างยีนบรรพบุรุษขึ้นใหม่ด้วยความมั่นใจประมาณ 99 เปอร์เซ็นต์
ในการศึกษาปัจจุบัน ทีมงานได้สังเคราะห์ยีนโบราณและใส่เข้าไปในเซลล์ที่ปลูกในห้องแล็บ เซลล์แปลยีนเป็นโปรตีนซึ่งนักวิจัยกำหนดโครงสร้างสามมิติแล้ว พวกเขายังอนุมานรหัสพันธุกรรมของลูกหลานของโปรตีนที่มีอายุประมาณ 440 ล้านและ 420 ล้านปีก่อน และประเมินโครงสร้าง 3 มิติของพวกมัน นักวิทยาศาสตร์พบว่าในช่วงเวลา 20 ล้านปีนั้น โปรตีนได้พัฒนาความสามารถในการจับกับคอร์ติซอล ซึ่งเป็นฮอร์โมนแห่งความเครียดโดยเฉพาะ
จากการดูว่าโครงสร้าง 3 มิติของโปรตีนเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในช่วงเวลานั้น ทีมงานได้ระบุการกลายพันธุ์ที่สำคัญ 3 อย่างซึ่งดูเหมือนจะมีส่วนรับผิดชอบต่อความสามารถของโปรตีนในการจับคอร์ติซอล แต่เมื่อนักวิจัยใช้การกลายพันธุ์เหล่านั้นกับรุ่นอายุ 440 ล้านปี ความอ่อนแอของโครงสร้างภายในโปรตีนจะขัดขวางผลกระทบของการกลายพันธุ์ และโปรตีนไม่สามารถจับคอร์ติซอลได้เลย
จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็พบการกลายพันธุ์เพิ่มเติมที่ไม่มีผลต่อการทำงานของโปรตีน แต่เป็นการเสริมจุดอ่อนของโปรตีน การใช้การกลายพันธุ์ที่เป็นกลางตามหน้าที่เหล่านี้ เช่นเดียวกับการกลายพันธุ์ที่สำคัญ ทำให้เกิดโปรตีนที่จับกับคอร์ติซอลเท่านั้น ซึ่งไม่เหมือนกับเวอร์ชันเก่า การค้น พบของทีมปรากฏทางออนไลน์และในScience ที่กำลังจะมีขึ้น
Thornton และเพื่อนร่วมงานของเขาให้เหตุผลว่าการกลายพันธุ์ที่เป็นกลางต้องเกิดขึ้นก่อน เป็นการปูทางไปสู่การกลายพันธุ์ที่ก่อให้เกิดหน้าที่ แต่เนื่องจากการคัดเลือกโดยธรรมชาติสามารถดำเนินการได้เฉพาะกับการเปลี่ยนแปลงที่สร้างความแตกต่างในการทำงาน การกลายพันธุ์ที่เปิดใช้งานก่อนหน้านี้จึงมองไม่เห็นอิทธิพลของการบังคับทิศทาง
ชุดของการกลายพันธุ์แบบสุ่มที่เป็นกลางที่แตกต่างกันอาจช่วยพยุงโปรตีนในลักษณะที่จะอำนวยความสะดวกในการกลายพันธุ์ที่สำคัญที่แตกต่างกัน สิ่งนี้จะนำไปสู่ ”เส้นทางแห่งวิวัฒนาการที่ไม่ได้เกิดขึ้น” ทางเลือกอื่น Thornton คาดเดา
ถ้าการกลายพันธุ์ที่เป็นกลางและทำให้เกิดการกลายพันธุ์เป็นเรื่องปกติในวิวัฒนาการของโปรตีน “นั่นเป็นเรื่องที่ค่อนข้างแหวกแนว” คริสโตเฟอร์ ซี. แดสเชอร์ จาก Mount Sinai School of Medicine ในนิวยอร์กให้ความเห็น
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
