Учені довели однонаправленість еволюції

Учені показали, що зміни, накопичені в ході еволюції, не можуть бути "скасовані". Робота дослідників опублікована в журналі Nature. Її основна суть викладена на порталі Nature News.
Автори працювали з білком-рецептором глюкокортикоїдів (glucocorticoid receptor - GR). Цей білок відповідає за пізнавання різних глюкокортикоїдних гормонів. У еволюції GR з'явився дуже давно, і за мільйони років його послідовність сильно змінилася. Дослідники порівняли послідовності амінокислот ("цегли", з якої складаються білки) в рецепторах у різних організмів і прослідкували, як відбувалися зміни.
Спочатку GR був здатний дізнаватися два гормони - кортизол і Альдостерон. Цей варіант рецептора був присутній, наприклад, у хрящових риб і отримав назву GR1. В ході еволюції GR звузив свою "спеціалізацію" і почав розпізнавати тільки кортизол. Новий варіант назвали GR2, і він молодший GR1 приблизно на 40 мільйонів років (час зміни можна оцінити, виходячи з середньої частоти придбання мутацій за одиницю часу, яка більш-менш постійна).
В цілому за 40 мільйонів років рецептор накопичив 37 мутацій. Для втрати здатності розпізнавати Альдостерон критичними виявилися дві. Одна з них міняла просторову організацію білка таким чином, що він переставав розпізнавати обидва гормони, а друга повертала рецептору специфічність до кортизолу.
Дослідники вирішили "запустити" еволюцію у зворотний бік і повернути в GR2 дві важливі для розпізнавання обох гормонів амінокислоти. Таким чином вони змоделювали ситуацію, коли еволюційний тиск, що змусив GR1 перетворитися на GR2, зник. Виявилось, що після двох замін GR2 взагалі переставав розпізнавати гормони - як кортизол, так і Альдостерон.
Причиною повної втрати функціональності виявилися інші зміни, накопичені рецептором. П'ять мутацій, що не роблять впливу на функціонування білка, проте злегка змінюють його структуру. Учені виростили кристали старого і нового варіантів білків (за допомогою кристалів біологи можуть вивчити просторову організацію молекул). Виявилось, що при поверненні в GR2 старих варіантів амінокислот конфігурація, що виходить у результаті, не дозволяє рецептору виконувати свої функції.
Таким чином, для того, щоб GR2 отримав початкову специфічність в ньому повинні одночасно змінитися відразу декілька амінокислот. Такий "єдиний порив" є украй маловірогідним.
Зовсім недавно інший колектив учених також отримав докази неможливості "зворотного перемотування" еволюції. Дослідники працювали з плодовими мушками. У лабораторії вони провели штучну еволюцію, досягнувши розвитку у комах певних ознак. Після того, як учені зняли тиск відбору, мухи не повернулися до початкового набору ознак.

Источник: Хрещатик - Київська мунiципальна газета | Прочитать на источнике