21.05.2020
София Жаботинская

Ученые рассказали, как появился гемоглобин

3.9

Появлению одной из сложнейших молекул человеческого организма могли способствовать лишь две мутации.

Трехмерная структура молекулы гемоглобина
Трехмерная структура молекулы гемоглобина / © Wikimedia Commons

Большинство биологических процессов осуществляются сложными белковыми комплексами, которые работают сообща. Эволюция подобных структур — одна из величайших загадок современной биологии, ведь промежуточные формы, из которых они возникли, уже не существуют.

Международная команда исследователей под руководством профессора Чикагского университета Джозефа Торнтона установила, что подобная структурная сложность может возникать благодаря очень простым механизмам. Исследователи определили эволюционное «недостающее звено», благодаря которому гемоглобин — многокомпонентная молекула, транспортирующая кислород в крови большинства позвоночных — появился из простых предшественников.

По словам ученых, для появления гемоглобина понадобились всего две мутации, которые случились примерно 400 миллионов лет назад. Статья об этом открытии опубликована в издании Nature.

Гемоглобин состоит из четырех протомерных частей. У взрослого человека они представлены двумя α- и двумя же β-цепями полипептидов. Протомеры образуют кольцеподобную структуру, в центре которой находится гем — комплекс протопорфирина с атомом железа. Интересно, что другие белковые молекулы, структурно похожие на полипептидные цепи гемоглобина, не образуют между собой связей.

Используя комбинацию статистических и биохимических методов, Торнтон и его коллеги совершили «молекулярное путешествие в прошлое». Это позволило им идентифицировать недостающее звено в эволюции гемоглобина — двухкомпонентный комплекс, состоящий из двух копий одного и того же белка и существовавший как минимум у последнего общего предка человека и акулы.

Эта молекула еще не обладала никакими свойствами, которые позволяли бы ей транспортировать кислород. Смоделировав возможные пути изменения этого древнего белка, ученые выяснили, что всего двух мутаций оказалось достаточно, чтобы образовался четырехкомпонентный комплекс, способный связывать молекулы O2.

Традиционный взгляд на эволюцию биологической сложности предполагает, что эта самая сложность постепенно увеличивается долгое время путем множества мутаций, каждая из которых «одобряется» естественным отбором. Новое исследование показывает, что (по крайней мере, на молекулярном уровне) новые сложные формы могут быть созданы очень быстро.

«Мы были поражены, когда увидели, что такой простой механизм способен придать такие сложные свойства, — говорит Торнтон. — Это свидетельствует о том, что скачки в сложности могут происходить внезапно и даже случайно во время эволюции, создавая новые молекулярные объекты, которые в итоге становятся необходимыми для нашей биологии».

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 11:34
Илья Ведмеденко

Российские инженеры спроектировали самолет для межконтинентальных полетов в стратосфере. Его можно назвать условным аналогом британского Skylon.

Вчера, 14:21
Ольга Иванова

Исследовательская группа из Великобритании провела эксперимент и выяснила, какие факторы могут быть причиной удовольствия, получаемого от объятий.

Вчера, 12:12
Анастасия Михалева

За всю историю исследования в космосе побывали более 500 человек. В океан на глубину более 10 километров спускались всего трое. Мы до сих пор знаем о Мировом океане и его обитателях недопустимо мало.

23 ноября
Мария Азарова

Международная команда ученых на примере более чем 30 тысяч жителей Западной Европы и США оценила связь между возникновением сердечной недостаточности и приемом аспирина.

21 ноября
Александр Березин

Зачем Россия во время испытания нового оружия создала кучу обломков, угрожающих МКС? Верно ли, что подобные действия сделают ближний космос непригодным к использованию? Naked Science рассказывает, почему ответы на оба эти вопроса — совсем не такие, как кажется.

Позавчера, 11:14
Александр Березин

Группа японских исследователей выдвинула крайне интересную гипотезу: дельта-штамм в Японии был, но… «самоликвидировался» под грузом накопленных мутаций. Предположение вызывает изумление: истории неизвестны случаи самоуничтожения вирусных заболеваний, отчего же в этот раз ученые рассуждают именно так?

3 ноября
Ольга Иванова

Исследований на эту тему, как ни странно, мало, хотя предположений — великое множество. По мнению ученых из Венгрии, одна из причин такого поведения — высокая концентрация внимания на речи хозяина, а еще это означает, что собака слышит знакомое слово.

28 октября
Мария Азарова

Все образцы продукции популярных ресторанов быстрого питания, протестированные американскими учеными, содержали один или несколько видов фталатов либо других пластификаторов.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: