Ученые рассказали, как появился гемоглобин — Naked Science
5 минут
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.
Вчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

Позавчера, 15:24
5 минут
Илья Ведмеденко

Военно-морской флот получил многоцелевую атомную подводную лодку К-561 «Казань». Это один из самых совершенных кораблей такого типа в мире.

Вчера, 17:41
37 минут
Александр Березин

Филипп Мандей основал целое направление исследований: он первым установил, что закисление океанов — последствие глобального потепления — угрожает обонянию и умению ориентироваться у морских рыб. Само собой, это создает угрозу их вымирания. Долго оставалось загадкой только одно: как существующие виды рыб перенесли серьезное закисление океана при прошлых изменениях климата. Теперь все проясняется: похоже, Мандей обнаружил эффект, которого никогда не было. Интересно, что вместе с ним его наблюдали еще 179 ученых — и теперь все они оказались в центре чудовищного скандала. Попробуем разобраться в деталях.

Вчера, 15:59
13 минут
Александр Речкин

В учебниках истории XX века, на сотнях плакатах и в десятках кинофильмах о Второй мировой войне мы видели знаменитые танки, «катюши» и бороздящие небеса Ил-2. Давайте проверим, сможете ли вы отличить советскую военную технику от машин союзников и стран «оси».

5 мая
6 минут
Сколтех

В России таких результатов не было уже около десяти лет. Его получение потребовало настоящей кооперации между исследователями ИВМ РАН, Сколтеха и МГУ.

23 апреля
11 минут
Василий Парфенов

Действующий глава NASA в рамках общения с прессой ответил на ряд вопросов, касающихся недавних заявлений российских политиков и главы «Роскосмоса» о скором отказе от собственного сегмента МКС. Администратор заверил всех, что агентство находится в хороших отношениях с Россией, а также поделился информацией о согласовании обмена местами для астронавтов и космонавтов в пилотируемых миссиях двух стран.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

25 апреля
17 минут
Александр Березин

На этой неделе СМИ выдали новость, от которой можно впасть в шок: «Ранее из России уезжало около 14 тысяч исследователей [в год], теперь — 70 тысяч». Мы внимательно разобрались в ситуации и вынуждены отметить, что ничего подобного не было и нет. В реальности речь вовсе не об ученых и даже не о высококвалифицированных специалистах. Проблемы с учеными в России есть. Но в этом случае речь идет не о них, а о том, что отдельные бывшие комсомольские вожаки, удачно устроившиеся в РАН, перепутали утечку мозгов из России с отъездом из нее гастарбайтеров. Разбираемся, как это у них получилось.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: