Ученые рассказали, как появился гемоглобин
Появлению одной из сложнейших молекул человеческого организма могли способствовать лишь две мутации.
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».
Telegram 
Дзен 
VK Мужчина, отправившийся на утреннюю прогулку на юго-западе Норвегии, случайно сделал крайне редкую и ценную находку — золотое украшение для ножен меча в виде переплетенных между собой змееподобных существ. По мнению ученых, в VI веке нашей эры этот артефакт специально поместили в трещину в скале в качестве подношения богам во времена голода и социальных потрясений.
Астрономы впервые использовали гравитационные волны, чтобы косвенно оценить параметры одного из ключевых процессов термоядерного горения в массивных светилах. Именно от него зависит, какие звезды взрываются, какие превращаются в черные дыры и как во Вселенной появляются углерод и кислород — элементы, без которых не было бы ни планет, ни жизни.
Нейробиологи СПбГУ продемонстрировали, что активация рецептора следовых аминов TAAR1 эффективно подавляет агрессивное поведение, вызванное полным отсутствием серотонина в мозге. В дальнейшем этот результат поможет в разработке лекарственных препаратов, направленных на коррекцию патологических форм агрессии, возникающих при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) и шизофрении.
Канадские исследователи идентифицировали останки четырех членов пропавшей полярной экспедиции Джона Франклина 1845 года, сравнив их ДНК с генетическим материалом современных потомков. Открытие решило полуторавековую загадку с переодетым матросом и помогло восстановить маршрут отступления экипажа по льдам. Выяснилось, что при эвакуации моряки разделились по кораблям, после чего бросили ослабевших товарищей в спасательных шлюпках.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые нашли убедительное свидетельство того, что Большое Магелланово Облако — одна из ближайших к нам галактик — впервые приближается к Млечному Пути. Это открытие меняет представления о будущем нашей Галактики — от орбит спутников до распределения окружающего газа.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии