Студопедия
Главная страница | Контакты | Случайная страница | Спросить на ВикиКак

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатика
ИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханика
ОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторика
СоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансы
ХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника

Эволюция прокариот по молекулярным данным

Читайте также:
  1. Антропосоциогенез приматтар эволюциясы
  2. Биосфера эволюциясының этаптары
  3. Биосфера эволюциясының этаптары.
  4. В конечном счёте, необходима эволюция внутреннего мира человека.
  5. Валютные системы. Эволюция мировой валютной системы
  6. Возникновение и эволюция менеджмента
  7. Вопрос 10. Эволюция ОС.
  8. Вопрос 20 Эволюция эмпиризма в конце XVII – середине ХVIII в.: Дж. Локк, Д. Беркли, Д. Юм.
  9. Вопрос 28. Философское учение о бытии. Эволюция категории бытия в истории философии.
  10. Вопрос 4 Прокариот.

С развитием спектральных методов исследования космического пространства были получены новые интересные факты, говорящие в пользу возможности возникновения жизни вне Земли и занесения ее в дальнейшем на нашу планету метеоритным или иным транспортом.

Ранее было обнаружено, что многие метеориты содержат в себе самые разнообразные химические вещества, служащие предшественниками жизни. Особое внимание в этой связи привлекали углистые хондриты, в составе которых находили структуры, похожие на первичные простейшие организмы. Несмотря на то, что биологическое прошлое этих включений пока не подтвердилось, теория их биологического происхождения бурно развивается, продолжают поступать все новые данные об обнаружении подобных образований в метеоритах, найденных, в частности, в нижних слоях материкового ледника Антарктиды.

Теперь мы располагаем данными, свидетельствующими о наличии значительных количеств органического вещества в межзвездных газопылевых облаках. Учитывая, что плотные и диффузные облака составляют 20-30% всего галактического вещества, становятся понятными масштабы, в которых осуществляется органический синтез в межзвездном пространстве. Обнаружено более 130 органических соединений, среди которых формальдегид, цианацетилен, муравьиная кислота, вода, аммиак, т.е. необходимые предшественники биомолекул. Установлено присутствие фосфора, в диффузных облаках с высокой вероятностью предполагаются ароматические углеводороды, обнаружены фуллерены, углеродистые цепи, керогеноподобные структуры сложной геометрии. Интересно отметить, что концентрация основных элементов, участвующих в образовании биомолекул, C, N, S, P, O, H в целом отвечает средней концентрации этих элементов в космическом пространстве. Известно, что космическая пыль постоянно захватывается Землей (десятки тонн в сутки). Этот процесс, безусловно, имевший место и в условиях первичной Земли, мог послужить делу занесения органических веществ на поверхность планеты, где они могли претерпевать дальнейшие превращения в более мягких условиях, например, в океанической воде.

Большой интерес представляет непосредственно процесс синтеза органических соединений на поверхности твердых частиц газопылевых облаков. Считается, что в их основе лежат аморфные силикаты с примесью оксидов и сульфидов металлов (Al, Fe, Mg), а также оливина - смешанного сульфата железа и магния. Все это составляет ядро частицы, покрытое ледяной мантией, включающей воду, оксиды углерода и множество простых органических соединений. Понятно, что в условиях нулевых температур возможны только реакции, имеющие знергию активации, близкую к нулевой, также могут осуществляться процессы с участием подвижного протона, способного туннелировать через активационный барьер. Также важно учесть, что из-за малой концентрации вещества осуществляются только бинарные взаимодействия. Однако при попадании частицы из стационарной фазы в более теплую активную звездообразующую область активируются процессы, вызываемые бомбардировкой космическим излучением, воздействием УФ и температурными изменениями. При воздействии на аналоги льда подобными агентами были обнаружены сложные смеси радикалов и веществ, вплоть до сложной стабильной органики. Можно предположить, что приводящие к этому неравновесные химические процессы имеют более сложную природу, чем обычные процессы в условиях Земли.

Необходимо также отметить, что возникновение и развитие жизни вне Земли может идти по нескольким путям. Во-первых, возможен "землеподобный" путь, т.е. возникновение биологических молекул, похожих на земные НК и белки, наличие генов и хранение и передача генетической информации по механизму, аналогичному земному. Во-вторых, можно предположить существование "зеркального мира", т.е. мира, состоящего из D-аминокислот и L-нуклеозидов. Тем более, что эти соединения не являются абсолютной экзотикой даже на Земле. D-аминокислоты входят в состав нейропептидов и опиоидных пептидов некоторых высших организмов, а в низших организмах они входят в состав клеточной стенки. Короткие НК, состоящие из L- нуклеозидов, были синтезированы химически, и было показано, что они не взаимодействуют с обычными D-нуклеиновыми кислотами, но могут образовывать устойчивые дуплексы с L-олигонуклеотидами. Наконец, нельзя исключить, что в условиях, сильно отличающихся от земных, биологические молекулы и механизмы их функционирования могут быть совершенно иными. Например, теоретически можно предположить возникновение биомолекул, содержащих вместо атомов углерода атомы кремния. Понятно, что молекулярная масса таких молекул будет значительно выше массы обычных углерод-содержащих аналогов, что должно существенно ограничить подвижность состоящих из них организмов и изменить пути эволюции таких "живых камней".

 

Эволюция прокариот по молекулярным данным

Весьма интересная статья на эту тему вышла в 2004 г.: Battistuzzi F.U., Feijao A., Hedges S.B. A genomic timescale of prokaryote evolution: insights into the origin of methanogenesis, phototrophy, and the colonization of land // BMC Evol Biol. 2004; 4: 44. http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?artid=533871

Загрузка...

Авторы реконструировали эволюцию прокариот на основе последовательностей 32 белков, общих для 72 видов прокариот, относящихся ко всем основным группам. Причем выбраны были такие белки, для которых вероятность горизонтального переноса минимальна (в основном связанные с "хранением и обработкой информации"). Полученные результаты подтвердили "правильность" выделения большинства высших таксонов прокариот. Но есть и новшества, самое важное из которых - выделение новой "хорошо обоснованной" группы, включающей цианобактерий, актинобактерий и Deinococcus. Авторы назвали эту группу Terrabacteria и связали ее появление с ранней колонизацией суши.

Датировки событий (моментов расхождений эволюционных линий - клад) делались при помощи метода "локальных часов" (local clock method). Результаты получились следующие.

Событие Датировка (млрд. лет назад) Прим.
Появление жизни. < 4,1 Поскольку анализ шел по белкам, имеется в виду, естественно, ДНК-РНК-белковая жизнь (а не РНК-организмы, которые должны были появиться еще раньше).
Появление метаногенеза (CO2 + H2 = CH4 + H2O + энергия). 3,8 - 4,1 Метаногены, действительно, могли быть первыми. Такие существа способны жить хоть на Юпитере, будь там подходящая температура.
Расхождение крупнейших эволюционных линий архей 3,1-4,1  
Появление бескислородного фотосинтеза <3,2 По мнению авторов, архейские строматолиты были построены бактериальными сообществами (матами), основу которых составляли анаэробные фотосинтетики.
Появление анаэробной метанотрофии >3,1 По мнению авторов, это соответствует изменениям изотопного состава углерода в породах возрастом 2,8 - 2,6 млрд. лет
Заселение суши 2,8-3,1 Авторы предполагают, что актино- и цианобактерии могли быть первопоселенцапми суши, и сам кислородный фотосинтез возник как адаптация к сухопутной жизни.
Появление цианобактерий 2,6 Авторы осознают, что это противоречит общепринятым взглядам о более раннем появлении ЦБ! Что поделаешь, так получается.
Появление аэробной метанотрофии 2,5-2,8 Может быть, кислород все-таки уже был в атмосфере к концу архея, несмотря на отсутствие цианобактерий?
Расхождение крупнейших эволюционных линий бактерий 2,5 - 3,5 Стали развиваться позже, чем археи. Все-таки археи - древнейшие из всех.

"Террабактерии" (предполагаемые первопоселенцы суши, = актинобактерии + цианобактерии) выработали адаптации, направленные на защиту от высыхания и сильного солнечного излучения. Из этого авторы делают вывод, что их общий предок жил на суше. Если так, то появление кислородного фотосинтеза тоже можно рассматривать как приспособление к сухопутной жизни.

Надо сказать, что цианобактерии и актинобактерии и сейчас отлично живут на суше. Чрезвычайно интересно, что на выходах карбонатных пород развиваются особые водорослево-бактериальные сообщества, где большую роль играют актинолишайники - симбиотические организмы, состоящие из актинобактерий (мицелиальных прокариот, их раньше считали грибами и называли актиномицетами) и одноклеточных водорослей. Может быть, подобные актинолишайники (с цианобактериями в качестве водорослевого компонента) составляли основу сухопутной "растительности" в протерозое.

См. статью о лишайниках вообще и об актинолишайниках в частности:

Г.М.Зенова. Лишайники. 1999.

 


Дата добавления: 2014-12-18; просмотров: 21 | Нарушение авторских прав

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Космическое зарождение и космический транспорт| Бланк заказа печатных плат

lektsii.net - Лекции.Нет - 2014-2017 год. (0.196 сек.)