?

Log in

No account? Create an account
Rerum cognoscere causas
 
[Most Recent Entries] [Calendar View] [Friends View]

Sunday, March 9th, 2014

Time Event
12:41a
David Hillis и загадочный LUCA
На этой неделе Гуэлф посетил и сделал доклад на нашем факультете гуру в области молекулярной эволюции и филогенетики - David Hillis, профессор из Университета Техаса в Остине (сайт его лаборатории).



Знаменитый вариант филогенетического древа всех живых организмов в виде колеса - Tree of Life - это как раз его выдумка. Дэвид - очень интересный рассказчик. Оказывается, это схема висит прямо на входе в здание университета, и входящие в здание первокурсники почти всегда спрашивают, не карта ли это кампуса и, если так, почему так все запутано и как ее использовать (You are here на это как бы намекает :)

File:Tree of life SVG.svg


Я, например, не знал, что первый вариант кладограммы был сделан Дарвином в записной книжке в 1837 г. Вот он. Наверху надпись

"I think".

Жаль, что остальное не могу разобрать.

По-моему, это момент гения. Вот представьте, еще до вала разных доказательств, у человека, сидящего где-нибудь в уединении, приходят мысли, которые на сотни лет определяют развитие науки и овладеваются умами миллиардов людей через много десятков лет.


Еще Дэвид рассказал занимательную историю о том, как он был вовлечен в криминально-детективное расследование, где знания в области молекулярной эволюции помоги раскрыть преступление и стали основой новых доказательств в forensic practice. Пересказываю по памяти, и могу детали переврать. Один врач, имевший доступ к донорской крови, ревновал жену, которая ему изменяла, и однажды привел ее к себе на работу и насильно сделал инъекцию. Их отношения в итоге кончились разводом и женщина вышла замуж во второй раз и родила ребенка, который оказался ВИЧ инфицированным. ВИЧ-позитивной оказалась и она, хотя она не имела связей с ВИЧ-положительными. Заподозрив мужа и припомнив ту инъекцию, она подала на бывшего мужа в суд. Расследование привело суд к тому, что бывший муж имел доступ к крови ВИЧ-инфецированного гомосексуалиста как раз в момент инъекции. Но как доказать, что именно муж сделал инъекцию и именно кровь от данного человека была использована как орудие предумышленного убийства? В этот момент суд и следователи вспомнили про Дэвида и позвонили ему. Он предложил филогенетический анализ генома вируса у конкретного человека, того самого ВИЧ-положительного гомосексуалиста, и женщины, а так же как контроль были взяты вирусы СПИД из разных других источников. Кладистический анализ показал, что вирусы женщины и данного человека находятся практически на одной веточке. Анализ также проводился в двух разных лабораториях, чтобы исключить вероятность контаминации, что использовалось защитой доктора. Итог был то же самый. У женщины и у источника СПИДа было железное алиби о том, что они не встречались и не имели сексуального контакта. В итоге врач получил срок и был вынужден оплачивать лечение. Метод набирает популярность в судебной практике в США.

Еще из забавного, Дэвид очень увлечен идеей создания эдакого универсального таксономического устройства, которое бы умело в поле анализировать биологический образец и давать точную таксономическую информацию по данному организму. Нечто подобное было в StarTrek - устройство Tricorder, университельный детектор разных организмов.

Видовое разнообразие, уже известное таксономистам, настолько огромное и постоянно растет, что для того, чтобы стать специалистом по узкой группе животных, каких-нибудь насекомых, нужно потратить всю свою жизнь. Образцы лежат в музеях десятилетиями и столетиями, ожидая, пока до них доберуться специалисты, и часто не дожидаются. Это не позволяет быстро и точно провести полевые исследования без привлечения считанного числа узкий специалистов (которые, конечно же, всё еще нужны для дальнейшего изучения биоразнообразия, но их на всё просто не хватает). Современные технологии DNA barcoding уже позволяют точно проводить такие исследования без долгого ожидания узких специалистов-таксономистов. Например, в Гуэлфе как раз функционирует всемирно известный Канадский Центр ДНК-баркодинга. Достаточно гомогенезировать образец почвы или воды, и генотипировать имеющиеся в образце ДНК, используя биочипы. на подложке которых достаточно большое число ключевых последовательностей и можно не только точно определить, сколько видов в данном образце, но и получить количественную характеристику по видам. Можно взять небольшую пробу из местного ресторана и определить. используют ли они какие-то запрещенные продукты (к примеру, так было найдено. что в некоторых японских ресторанах в Торонто используют краснокнижных акул).

Теперь о LUCA - last universal ancestor, т.е. первопредок всех живых существ. Предполагаемый первый организм, давший начало всем ныне живущим и вымершим организмам. Эта концепция лично мне не дает покоя, и вот почему. Дело в том, что по мере развития палеонтологии и молекулярной филогенетики, всё чаще видим доказательства конвергентной эволюции, когда одни и теже признаки появляются независимо. Например, тоже самое птичье крыло. с перьями, не только перепонка, как у птеродактилей или рукокрылых млекопитающих, появлялось у разных групп неоднократно. Например, была такая большая группа Энанциорнисовые (Enantiornithines). которые полностью вымерли, но были очень похожи на современных птиц.



Но, важно то, что по мелким анатомическим деталям можно понять, что всё же современные птицы и энанциорнисовые имели разных предков - плечевая кость, к примеру, у последних совершенно по другому была построена. Т.е. здесь ключевая мысль - та же самая биологическая функция может быть достигнута ограниченными, но всё же разнообразными методами, и если вглядывать. то это видно.

Теперь о LUCA. Каким образом все современные организмы имеют одинаковый генетический код? И одинаковый ли он? Мог он быть только таким или же были и есть варианты? К Дэвиду я подошел после доклада и мы побеседовали. Он, предсказуемо для меня, выразился в смысле, что "наверное есть некие молекулярно-химические принципы, ограничивающие разнообразие возможностей генетического кода до единственного варианта, наблюдаемого нами". Но меня этот типичный ответ не очень удовлетворяет. Почему только один вариант, почему так жестко? Про ограничения я понимаю. но вариантов всё равно несколько должно было быть? И если они были, то где они? Возникла ли жизнь неоднократно и не наблюдаем ли мы ветви организмов от разных LUCA? И оказывается, я могу быть ближе к истине, чем Дэвид, т.к. с конца 1970-х гг. уже был задокументировано, что в митохондриях, считающихся потомками симбионтных бактерий, некоторые кодоны кодируют необычные аминокислоты. С тех пор, примеров накопилось больше и я уверен, что многие отклонения еще не описаны. Т.е. всё же управлять транскрипцией и строить белки можно ползуясь разными вариантами кодонов! Оказывается, так же, что белки в некоторых организмах строятся не из 20, а из 22 аминокислот, включая редкие аминокислоты селеноцистеин и пирролизин. Хотя какие-то энергетические, структурные и химические ограничения на разнообразие кодонов наложили отпечаток, канализировали и ограничили вариацию. Например, кодоны всегда трехэлементные и первые два определяющие, а последний нуклеотид может варьировать. Но это может быть просто следствие некоего информационного закона, а не наследственный признак от общего предка. Мое мнение, что, не исключено, что это не просто отклонения в аминокислотном составе или коде, а указания на то, что разные группы бактерий происходят от предковой жизни, первых клеток. возникших независимо друг от друга. Это, кстати, может предсказывать то, что, если жизнь возникала еще и на других планетах Солнечной системы, к примеру, на Марсе и/или на спутниках Юпитера с водой (Ио), то там генетический код может быть иной.

Еще на эту тему дает пищу на размышлений Вики:

Люди на эту тему уже подумали и предложили разные модели и гипотезыCollapse )
1:08a
О жизни в пробирке
И еще на тему появления жизни. Сейчас одна из популярных гипотез - гипотеза зарождения жизни вблизи "белых курильщиков", создающих щелочную среду. Предполагается, что там могла быть необходимая концентрация органических веществ. Так же предполагается, что первые клетки могли появиться в компартаментах мелкопористых пород. типа серпентина, встречающегося вблизи белых курильщиков.

Что меня всё еще неудовлетворяет во всех этих гипотезах самозарождения, это отсутствие (знакомых мне) пошаговых фальсифицируемых моделей самозарождения разных молекулярных каскадов. Да, органика может быть вблизи курильщиков, да, можно в компартаментах пористых пород или еще где-то представить коацерватные капли с протомембраной и разной входящей - выходящей из капли органикой. Но вот даже примитивнейший набор в примитивнейшей клетке нуждается с сложнейших машинках хранения генетического года, его транскрипции и трансляции. Возможно, что первые такие машинки были грубее, менее точными и эффективными, проще сделаны, без меньшего количества сложных хитрых устройств типа современных рибосом. Но даже без этого должно были быть какие-то сложные промежуточные формы, и они должны были как-то возникнуть.

Но я уверен, что решение этому вопросу будет предложено и протестировано in vitro, когда мы лучше поймем в деталях функционирование разных молекуляных каскадов и машинок по синтезу, фолдингу, транспорту белка и т.д. Даже вполне себе представляю, как какой-нибудь аспирант через пару сотен лет вполне себе сможет в лабораторных условиях продемонстрировать приблизительный  сценарий самозарождения примитивной первоклетки. Это станет просто делом техники. И никаких тебе созданий :) Просто тупо, молоденький аспирант создаст корявую, но со всеми признаками жизни, самоорганизовавшуюся из компонентов при правильно подобранных условиях клетку в пробирке. Создал - и поехал на конференцию, со слайдами. А чо, так и будет ))))
1:11a
И вот вам традиционной музыки выходного дня
Понравились бодрые Cymbals, о которых я постил неделю назад. Еще одна их вещь.

<< Previous Day 2014/03/09
[Calendar]
Next Day >>
About LiveJournal.com