Ero sivun ”Molekyylievoluutio” versioiden välillä

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Selaa historiaa interaktiivisesti
[arvioimaton versio][arvioimaton versio]
← Vanhempi muutosUudempi muutos →
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
VisuaalinenWikiteksti
Merikanto (keskustelu | muokkaukset)
31 935 muokkausta
Merikanto (keskustelu | muokkaukset)
31 935 muokkausta
Rivi 75: Rivi 75:
| ..agrsl--npnrvtfkanr pflvfirevire vplntiifm grvanp cvk
| ..agrsl--npnrvtfkanr pflvfirevire vplntiifm grvanp cvk
|-
|-
| alfa-1
| alfa-1 antitrypsiini
| antitrypsiini
| variplasma
| variplasma
| ..ipmsi-----ppevkfnk pfvflmieqmie qntkspflm gkvvnp tqk
| ..ipmsi-----ppevkfnk pfvflmieqmie qntkspflm gkvvnp tqk

Versio 15. maaliskuuta 2009 kello 20.10

Molekyylievoluutio on elämälle välttämättömien suurmolekyylien DNA:n, RNA:n ja proteiinien evoluutiota eli muuttumista sukupolvien kuluessa. Koska muita molekyylejä kuten proteiineja valmistetaan geenit sisältävän DNA:n tai RNA:n ohjeiden mukaan, molekyylievoluutio voidaan palauttaa näiden evoluutioksi. Molekyylievoluutiota pitävät käynnissä DNA-mutaatiot, jotka tuottavat erilaisa ominaisuuksia niitä kantavilla soluille ja eliöille. Jos tapahtunut mutaatio edistää eliön säilymistä luonnossa, se yleistyy.

Molekyylievoluution pohjalta on nykysin ihmisen DNA:n rakenteet selvittyä koetettu haplotyyppien avulla selvittää ihmisrotujen keksinäistä sukupuuta.

Molekyylievoluutio

Eliön DNA:ssa olevan geenin duplikaatio eli kahdentuminen edeltää monesti uusien molekyylien syntyä.

Mokelyylievoluutiosta todistavat se, että niin sanotut homeoottiset geenit ja että jotkut endogeeniset retrovirukset ovat eliöillä hyvin samanlaisia.

Molekyylien välisiä eroja voidaan yrittää käyttää lajiutumisen ajoitukseen eli molekyylikellona. Molekyylien evoluutio ei ole kuitenkaan tapahtunut vakionopeudella, koska se riippuu ympäristöstä ja koska molekyylit eivät voi muuntua rajattomasti. Molekyyylievoluution tutkimus on edennyt kovasti 2000-luvulla, jolloin tuotiin esiille muun muassa geenien kehdentumisen merkitys molekyylievoluutioissa. Geenin kahdentuessa kahdeksi identtiseksi kopioksi toinen voi pysyä ennallaan ja toinen mutatoitua.

Molekyylievoluution nopeudesta

DNA muuttuu 0,7-0,8 % miljoonaa vuotta kohden niillä alueila, joihin ei kohdistu ollenkaan luonnonvalintaa tai vain heikkoa luonnonvalinta. Hyvin korkean luonnonvalinnan omaava genomia muistuttava lähetti RNA muuttu vain prosentin 50 miljoonassa vuodessa, eli kaikki sen emäkset vaihtuisvat teoriassa 5 miljardissa vuodessa, mikä on hieman korkeampi kuin maapallon ikä.

Molekyylievoluution tutkimuksesta

Molekyylievoluutoiota tutkitaan suoraan muun muassa Richerd Lenskin aloittamassa E. coli long-term evolution experiment (LTEE). Kokeessa on 12 maljaa alkujaan identtisiä bakteeraja. Koe on tuottanut sitraattia hyödyntävän bakteerikannan hieman alle 34000 bakteerisukupolvessa. Sitraattioa oli osattu tämän viljelmän yksittäisissä "kulttuureissa" aiemminkin, muttai pysyvästi. 4 12 kennasta heikensi mutaatioissa DNA-korjausmekanismia mikä lisäsi niissä tapahtuneiden mutaatioiden määrää. Bakteerit mukautuivat uuteen ympäristöönsä noin 20000 sukupolvessa. 20000 sukupolvessa oli satoja miljoonia mutaatioita, joista ehkä vain 10-20 oli hyödyllisä, ja loput noin 100 bakteereihin jääneistä mutaatioista olivat neutraaleja[1].


Hemoglobiinin evoluutiosta

Hemoglobiini on heppa kuljettava molekyyli, joka koostuu rautapitoisesta hiilirengasyksiköstä hemistä ja naljästä proteiinista, joista kaksi on tyyppiä alfa ja kaksi tyyppiä beta. Näin ihmisen hemoglobiini on tetrameeri. Ihmisellä on monelaisa hemoglobiineja, joisa yleisin on hemoglobiini A. Hemoglobiinissa on 3032 hiili-, 4812 vety , 780 typpi ja 4 rauta-atomia[2].

Yhden 142 aminohapon pituisen ihmisen hemoglobiinin alfa-ketjun aminohappojärjestys on

vlspadktnv kaawgkvgah agkygakalk rmflsfpttk tyfphf-dls hgsaqvkghg kkva-daltn avagvddhpn alsalsdlha hklrvdpvhf kllshcllvt laahlpakft pavhasldkf lasvstvlts kyr

Tässä esimerkiksi pari LS esiintyy kuusi kertaa, mikä viittaa globiineja edeltävään kehitykseen kuudesta pienemmästä yksiköstä[3].

Hemoglobiini on tutkijoiden mukaan kehittynyt yksinkertaisemmista myöglobiineista.

50 ensimmäistä eri globiinityyppien proteiinien aminohappoa

  1. alfa-: v-lspadktnv kaawgkvgah agkygakalk rmflsfpttk tyfphf-dls..
  2. beta-: vhltpeeksav talwgkvn-- vdevggealg rllvvypwte rffesfgdls..
  3. gamma-: ghfteedkati tslwgkvn-- vedaggetlg rllvvypwtq rffdsfgnls..
  4. myo-: g-lsegewqlv lhvwakvepd vaghgddili rlfkghpetl ekfdkfkhlk..

Motoo Kimuran mukaan 1971 alfa- ja beta-hemoglobiinit erosivat toistaan ordovikikauden alussa noin 500 miljoonaa vuotta sitten[4]. Myoglobiini oli eronnut hieman aiemmin[5]. Hemoglobiinin aminohappojen vaihtumisnopeus on noin yksi miljardista eli 1E-9, eli hemoglobiinin vaihtuminen kokonaan toiseksi veisi silloin ainakin miljardi vuotta.

Globiinien tapauksessa eri eliöiden globiinien tarkastelu tukee evoluutioajatusta.

Selkärangattomille on vain yhden peptiodiketjun sisältäviä monomeerisia globiineja, niin kuin selkärankaisten myoglobiinitkin ovat. Luukaloista alkean hemoglobiinit ovat tetrameereja, joissa on kaksi alfa- ja kaksi beta-ketjua[6].

Ainakin joissain tapauksissa molekyylien kehitys oli alussa nopeaa, myöhemmin hitaampaa. Nopein vauhti oli 500-400 miljoonaa vuotta sitten selkärankaisten varhaisvaiheessa, suunnilleen ordoviki- ja siluurikausilla, noin 1.09 nukleotidia kodonia kohti 108 vuodessa.[7]. Kehitys hidastui, ja niinpä selkärankaisten hemoglobiinit kehittyivät kehituksnesä alusta vesikalvollisiin amniootteihin, tässä lähinnä matelijoihin, asti 380 miljoonan vuoden aikana keskimäärin vauhtia 4,6 nukleotidia/kodoni/109 vuotta. Vauhti hidastui edelleen ja amnioottien ilmestymisestä seuraavien 300 miljoonan vuoden aikana hemoglobiini muuttui vain 1,5 emästä/kodoni/1011 vuotta kohden.


Ihmisen ja karpin hemoglobiinit ovat kehittyneet saman verran mutaatioissa laskettuna, mutta eri suuntiin. Mutaatioita rajoittaa kuitenkin se, että hemoglobiinin aminohapoista on oltava tietty %, noin 19-25% oikein. Näin ollen esimerkiksi etanasta katsoen monet selkärankaiset ovat hemoglobiinin samankaltaisuus%:n mukaan yhtä etäällä etanasta kuin ihminenkin[8][9]. Vertailun vuoksi hemoglobiini voi muuntua evoluutiossa korkeintaan 85-87% nahkiaisen hemoglobiinista katsoen[10].

Hemoglobiini muuttui evoluutiossa sytokromi-c:ä nopeammin, vauhdilla 10-9 aminohappoa vuotta kohden[11].

Ovalbumiini eril lajeilla

Hieman ovalbumiinia emäsjärjestykseltään muistuttava proteiini toimii eri lajeille eri tehtävissä[12].

ovalbumiini kananmunan valkuainen ..daasv-----seefradh pflfcikhiikh iatnavlfp grcvsp
antitrombiiini III veriplasma ..agrsl--npnrvtfkanr pflvfirevire vplntiifm grvanp cvk
alfa-1 antitrypsiini variplasma ..ipmsi-----ppevkfnk pfvflmieqmie qntkspflm gkvvnp tqk
ohran proteiini Z ohran siemen ..vamsmplkvdlvdfvanh pflfliredire diagvvvfv ghvtnp lisa
angiotensinogeeni verenpaineen säätely ..gspev------ldvtlss pflfaiyeriye rdsgalhfl grvdnp qnvv

Nopeita ja hitaita kehittyjiä

Eri molekyylien muuntumisvauhti on hyvin erilainen eri proteiineilla, koska eri proteiinit sallivat eri määrän muutoksia. Jos molekyuyli kehittyy nopeasti, voidaan ajatelle että siihen kohdistuva luonnonvalinta on heikko. Tämän ajatuksen mukaan oimakas luonnonvalinta saallii vähän muutoksia ja kehitys on hidasta

Fibrinopeptidit kehittyvät hyvin nopeasti, noin vauhdila 8,3*109 aminohappoa*10-9/v. Mutta histoni H4 hyvin hitaasti, noin yksi aminohappo 10-13 vuotta kohden[13]. Tämän mukaan histoni H4:n emäsjärjestys ei voi juurikaan vaihtua sen toiminnan häiriintymättä, ja sen takia sen synty on melko epätodennäköinen ja kehitys evoluutiossa hidasta.


Katso myös


Viitteet

  1. ↑ http://en.wikipedia.org/wiki/E._coli_long-term_evolution_experiment
  2. ↑ Unohdettu Genesis, kuva 18, sivu 104
  3. ↑ http://www.student.oulu.fi/~ktikkane/EVOTOD.html#Q
  4. ↑ Lähde "Evopop", Evoluutio ja populaatiot, Juhani Lokki, Anssi Saura, P. M. A Tigertstedt, WSOY 1986, ISBN 951-0-13572-0, sivu 162
  5. ↑ Evopop, sivu 264
  6. ↑ Evopop sivu 265
  7. ↑ Juhani Lokki Anssi Saura P.M.A. Tigerstedt, Evoluutio ja populaatiot, WSOY Helsinki Porvoo Juva 1986, ISBN 951-0-13572-0, sivu 263 ja myös kuva 54 sivu 262
  8. ↑ Evopop, sivu 264
  9. ↑ Pekka Reinikainen, Unohdettu Genesis, sivu 243, sivu 105
  10. ↑ Pekka Reinikainen, Unohdettu Genesis, sivu 105, kuva 19 ka myös kuva 79, sivu 243
  11. ↑ Evoluutio ja populaatiot, sivu 257 alin palsta
  12. ↑ http://www.student.oulu.fi/~ktikkane/EVOTOD.html#Q, VOTOD.LUE, K.A.Tikkanen
  13. ↑ Lokki, Evoluutio ja populaatiot sivu 257-258

Aiheesta muualla

Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Molekyylievoluutio&oldid=6419890”