Zegary molekularne.

Zegary molekularne pozwalają na ustalenie momentu rozdzielenia się poszczególnych linii ewolucyjnych (rysunek: Wikipedia).

Skamieniałości znajdowane w skałach nie pozwalają na zrekonstruowanie całej historii życia na Ziemi. Efektem są liczne „brakujące ogniwa” utrudniające badania ewolucji. Na szczęście dzięki nowoczesnym technologiom możliwe staje się zapełnienie choć części tych luk.

Naukowcy z uniwersytetu w Pensylwanii (USA) opracowali technikę ułatwiającą badania ewolucyjne z użyciem tak zwanych „zegarów molekularnych”. Pozwalają one na wydatowanie momentów, w których doszło do podzielenia pojedynczego drzewa ewolucyjnego. Proces ten polega na wyodrębnieniu się z jednego gatunku co najmniej dwóch kolejnych, ewoluujących niezależnie od siebie i dających początek niezależnym grupom organizmów. Zdarzenia takie określane są mianem radiacji.

Niestety, o ile zegary molekularne dobrze radzą sobie z wykrywaniem radiacji, o tyle z reguły nie pozwalają na wychwycenie momentów wymierań. Pod tym względem naukowcy wciąż zdani są na niekompletny zapis kopalny. Naukowcy z Pensylwanii zdołali jednak opracować techniki umożliwiające ustalanie dynamiki wymierań na podstawie zegarów molekularnych. Dzięki temu przypuszczalnie uzyskamy nowy oręż przydatny w badaniach wielkich wymierań.

Metoda zegarów molekularnych opiera się na spostrzeżeniu, że białka budujące organizmy żywe ewoluują w tempie możliwym do oszacowania. W niektórych z nich poszczególne aminokwasy bardzo rzadko podstawiane są przez inne – a zatem w geologicznej skali czasu białka te zmieniają swoją budowę bardzo powoli i (w przybliżeniu) w jednostajnym tempie.

Znając tempo podstawiania aminokwasów oraz liczbę różnic w budowie analogicznych białek można obliczyć, jak dawno badane grupy organizmów wyodrębniły się od wspólnego przodka i rozpoczęły niezależną ewolucję. W niektórych z białek aminokwasy podstawiane są ekstremalnie powoli – dzięki temu pozwalają one na odtworzenie ewolucji aż do trzech miliardów lat wstecz!

Ustalenie momentów, w których poszczególne linie ewolucyjne uległy rozdzieleniu, jest stosunkowo łatwe. Co więcej, uzyskiwane wyniki są wiarygodne, gdyż często potwierdza je istniejący zapis kopalny. Jednak do tej pory o wiele trudniejsze było ustalenie momentów wymierań, a więc redukcji liczby istniejących gatunków. Nowe odkrycie ma szansę zlikwidować ten problem.

Źródło: Morion, H., Parsons, T. L., Plotkin, J. B., 2011. Reconciling molecular phylogenies with the fossil record. PNAS, doi: 10.1073/pnas.1102543108.