Mürəkkəb həyatın yaşı gözləniləndən milyardlarla il çox ola bilər

3 Milyard İllik Keçmişə İşarət: Kompleks Həyatın Başlanğıcı Nə Qədər Əvvələ Gedir?

Eukaryotes. - Mürəkkəb həyatın yaşı gözləniləndən milyardlarla - Yer kürəsindəki kompleks, nüvəli hüceyrə həyatının – amöblərdən tutmuş insanlara qədər – mənşəyi düşündüyümüzdən daha uzun bir keçmişə malik ola bilər. Aparılan yeni bir araşdırma, kompleks həyata doğru atılan ilk addımların təxminən 3 milyard il əvvəl başladığını göstərir. Bu, planetimizin hələ canlı eukariot biosferini dəstəkləyəcək qədər oksigen səviyyəsinə sahib olmadığı bir dövrə təsadüf edir.

Qədim Dövrlərə Səyahət: Hüceyrənin Tarixi

Bu araşdırma, kompleks hüceyrələrin meydana gəlməsinin bəzi təxminlərdən təxminən bir milyard il daha əvvələ getdiyini ortaya qoyur. Bu da, mürəkkəbliyin sürətli bir sıçrayışından daha çox, uzun və yavaş bir təkamül prosesinə işarə edir.

Yer üzündəki həyatı qruplaşdırmanın bir çox yolu var, lakin ən əsas fərqlərdən biri prokariotlar və eukariotlar arasındadır.

Bakteriya və arxeyləri də əhatə edən prokariotlar, Yer üzündə ortaya çıxan ilk canlılar idi. Onlar təxminən 4 milyard il əvvəl meydana gəlmiş və nisbətən sadə quruluşa malikdirlər; hüceyrə membranı, bəzi sərt zülallar və sərbəst üzən DNT-dən ibarətdirlər.

Eukariotlar isə daha sonrakı dövrdə ortaya çıxmış və daha mürəkkəbdir. Onlarda nüvə, orqanoidlər, incə daxili membranlar və daha böyük, daha strukturlaşdırılmış genomlar mövcuddur.

Mitozondriyanın Roli: Zaman Çərçivəsi

Bu komponentlərin nə qədər sonra inkişaf etdiyi və hansı ardıcıllıqla baş verdiyi uzun müddət ərzində açıq bir sual olaraq qalırdı. Ən böyük naməlum məqamlardan biri, hüceyrənin “enerji mərkəzləri” olan mitoxondriyaların zaman çərçivəsindəki yeridir. Mitoxondriyalar, qlükozdakı enerjini hüceyrə proseslərini gücləndirən adenosin trifosfat (ATP) adlı bir kimyəvi maddəyə çevirməyə kömək edir.

Alimlər, mitoxondriyaların əvvəlcə digər bir hüceyrənin içində məskən salan və nəticədə onunla birləşən sərbəst yaşayan bir bakteriya kimi başladığını düşünürlər. Bu birləşmənin vaxtı vacibdir – mitoxondriya ilk olaraq ortaya çıxıb mürəkkəbliyə doğru dəyişiklikləri başlatdı, yoxsa mürəkkəblik daha əvvəl başladı və mitoxondriya daha sonra meydana gəldi?

Molekulyar Saatın Sirri: Yeni Metod

Bu sualı aydınlaşdırmaq üçün, Böyük Britaniyanın Bristol Universitetindən paleobioloq Kristofer Keyin rəhbərliyi altında bir qrup, geniş bir orqanizm spektrindən gələn genlərin molekulyar saat analizini aparıb.

Bu yanaşma iki istiqamətə yönəlmişdi: yüzlərlə növdən genetik məlumat toplayıb, bunu məlum fosil dəlilləri ilə birləşdirərək zamanla həll olunan bir həyat ağacı yaratmaq mümkün oldu. Daha sonra, bu çərçivəni fərdi gen ailələri daxilindəki tarixi hadisələrin zamanını daha yaxşı müəyyən etmək üçün istifadə etdik.

Molekulyar saat, alimlərə orqanizmlərin nə vaxt ayrıldığını və xüsusiyyətlərin ilk dəfə nə vaxt meydana gəldiyini təxmin etməyə imkan verən bir metoddur. Planetimizdəki bütün canlıların universal genetik kod, demək olar ki, universal amin turşuları dəsti və enerjidən istifadə etmək üçün universal ATP asılılığı kimi bir neçə ümumi cəhəti var.

Alimlər, müəyyən bir DNT ardıcıllığında baş verən mutasiya sürətini təxmin edə, eyni ardıcıllığı bir neçə növə müqayisə edə və bu növlərin sonuncu dəfə ortaq bir əcdada sahib olduğu vaxtı təxmin etmək üçün geriyə doğru işləyə bilirlər. Onlar, həmçinin xüsusiyyətlərin və ya gen funksiyalarının ilk dəfə nə vaxt meydana gəldiyini müəyyən etmək üçün molekulyar saatdan istifadə edə bilərlər.

CALM Modeli: Eukariotların Təkamül Xronologiyası

Tədqiqatçılar, eukariotlar və prokariotlar arasındakı fərqlərə diqqət yetirərək, yüzlərlə orqanizmdən gələn genləri istifadə edərək eukariotik xüsusiyyətlərin meydana gəlmə ardıcıllığının bir zaman çərçivəsini yenidən qurdular. Onlar öz modellərini CALM – Kompleks Arxeon, Geç Mitoxondriya – olaraq adlandırırlar.

Təəccüblüdür ki, ilk genetik imzaların bəziləri təxminən 2.9-3 milyard il əvvəl meydana çıxıb. Bu, aktin və tubulin zülallarına, sadə bir sitoskeletona və protonukleusun erkən xüsusiyyətlərinə doğru ilk addımlar idi.

Bunu, sitoplazmatik membranlara, Qolci aparatına və RNT polimerazaları kimi gen ifadə sistemlərinin müxtəlifliyinə aparan dəyişikliklər izlədi.

Mitoxondriyalar, hadisəyə nisbətən gec qoşuldu – təxminən 2.2 milyard il əvvəl meydana gəldi.

Lakin bu zamanlama, Yer kürəsinin oksigen səviyyəsinin sürətlə artdığı dövrlə üst-üstə düşür – bu da, eukariot həyatının Böyük Oksidləşmə Hadisəsindən əvvəl yaxşı inkişaf etməsinə baxmayaraq, indiki vəziyyətinə gəlmək üçün ətraf mühit dəyişikliklərindən bir qədər dəstəyə ehtiyac duyduğunu göstərir.

"Bu araşdırmanı fərqləndirən, bu gen ailələrinin əslində nə etdiyini – hansı zülalların bir-biri ilə qarşılıqlı əlaqədə olduğunu – tamamilə vaxtında araşdırmaqdır," deyə Key bildirir.

"Bunun üçün bir sıra elmlərin birləşməsi tələb olunurdu: zaman xəttini məlumatlandırmaq üçün paleontologiya, sadiq və faydalı ağaclar yaratmaq üçün filogenetika və bu gen ailələrinə kontekst vermək üçün molekulyar biologiya."

24 saat