약 40 억 년 전, 분자들은 지구상의 생명의 시작을 나타내는 사건 인 스스로 사본을 만들기 시작했습니다. 수억 년 후, 원시 유기체는 생명의 나무를 구성하는 다른 가지로 나누기 시작했습니다. 이 두 가지 중요한 사건들 사이에서, 존재하는 가장 큰 혁신 중 일부는 세포, 유전자 코드 및 에너지 시스템을 모두 촉진하기위한 에너지 시스템이 등장했습니다. 이 세 가지 모두 우리가 알고있는 삶에 필수적이지만 과학자들은 이러한 놀라운 생물학적 혁신이 어떻게 생겼는지에 대해 실망스럽게 알지 못합니다.
.매사추세츠 기술 연구소 (Massachusetts Institute of Technology)의 지질 학자 인 그렉 푸니어 (Greg Fournier)는“마지막 공동 조상 이전의 진화 사건의 상대적 질서조차 추론하기가 매우 어렵다”고 말했다. 세포는 에너지 대사 전에 나타나거나 다른 방법 일 수도 있습니다. 이 기간 동안 살고있는 유기체에서 보존 된 화석이나 DNA가 없으면 과학자들은 작업 할 데이터가 거의 없었습니다.
Fournier는 진화론적인 암흑 시대의 삶의 역사를 재구성하려는 시도를 이끌고 있습니다. 생명이 처음 등장한시기와 그것이 끝없는 존재가 될 것인지로 나뉘어 질 때까지 수백만 년입니다.
.David Kaplan, Petr Stepanek 및 Quanta 잡지의 Ryan Griffin; Kai Engel의 음악
비디오 : David Kaplan은 지구상의 생명의 기원에 대한 주요 이론을 탐구합니다.
그는 살아있는 유기체의 게놈 데이터를 사용하여 고대 유전자의 DNA 서열을 고생 유전학으로 알려진 성장 분야의 일부로 추론하고 있습니다. 3 월에 온라인으로 출판 된 연구에서 Journal of Molecular Evolution Fournier는 코드에 추가 된 마지막 화학 문자가 Tryptophan이라는 분자라는 것을 보여주었습니다.이 분자는 터키 저녁 식사에서 가장 유명한 아미노산입니다. 이 연구는 유전자 코드가 점차 진화했다는 생각을 뒷받침합니다.
그는 비슷한 방법을 사용하여 각 문자가 유전자 알파벳에 추가 된시기를 결정하고 세포의 출현과 같은 생명의 기원에서 주요 사건을 할 때까지 더 많은 코드의 시간 순서를 해독하기를 희망합니다.
어두운 기원
그 당시 지구를 덮고있는 암석 조립조차도 파괴되었으며, 그와 함께 초기 진화에 대한 대부분의 화학적, 지질 학적 단서가 파괴되었습니다. 애틀랜타의 조지아 기술 연구소 (Georgia Institute of Technology)의 생물 학자 인 에릭 고셔 (Eric Gaucher)는“생명의 기원과 마지막 공통 조상 사이에는 큰 틈이 있습니다.
과학자들은 그 기간의 어느 시점에서 살아있는 생물이 복잡한 단백질을 만들기위한 청사진 인 유전자 코드를 사용하기 시작했다는 것을 알고 있습니다. 세포의 중요한 기능을 수행하는 것은 단백질입니다. (DNA와 RNA의 구조는 또한 유전자 정보를 복제하고 세대마다 전달할 수있게하지만, 단백질의 생성과는 별개의 과정입니다.) 코드의 구성 요소와 그들을 조립하는 분자 기계는“세포의 가장 오래되고 가장 보편적 인 측면이며 생물 학자들은 MC Mators의 메커니즘에 관심이 있다고 말했다. 해밀턴, 온타리오.
이 코드가 어떻게 닭고기 문제를 제시하는지 . 코드의 주요 업체 (DNA, RNA, 아미노산 및 단백질)는 화학적으로 복잡한 구조이며 단백질을 만들기 위해 함께 작용합니다. 그러나 현대 세포에서 단백질은 코드의 구성 요소를 만드는 데 사용됩니다. 그래서 고도로 구조화 된 코드가 어떻게 나타 났습니까?
대부분의 연구자들은이 코드가 제한된 알파벳의 아미노산으로 만든 기본 단백질로 시작했다고 생각합니다. 이 단백질들은보다 정교한 분자를 만드는 법을 배웠기 때문에 시간이 지남에 따라 복잡해졌습니다. 결국, 그것은 오늘날 우리가 볼 수있는 모든 다양성을 만들 수있는 코드로 발전했습니다. 볼티모어 카운티 메릴랜드 대학의 생물 학자 인 스티븐 프리 랜드 (Stephen Freeland)는“영국 알파벳이 역사에 대해 여분의 편지를 축적 한 것처럼 20 개의 아미노산 중 20 개 아미노산의 '표준 알파벳'이 더 간단한 알파벳에서 발전했다는 가설을 세웠습니다.
코드에서 가장 초기의 아미노산 문자는 단백질 도우미의 도움없이 순수한 화학적 수단으로 만들 수있는 가장 간단한 구조물 일 가능성이 높았습니다. (예를 들어, 아미노산 글리신, 알라닌 및 글루탐산은 운석에서 발견되어 다양한 환경에서 자발적으로 형성 될 수 있음을 시사합니다.) , e 및 s - 나중에 온 것에 대한 토대 역할을하는 원시 단위.
Tryptophan은 이에 비해 복잡한 구조를 가지며 단백질 코드에서는 비교적 드문데, y 또는 z , 과학자들은 그것이 코드에 최근에 추가 된 것 중 하나라고 이론화하도록 이끌었습니다.
그 화학적 증거는 설득력이 있지만 상황입니다. Fournier를 입력하십시오. 그는 Paleogenomics에 대한 그의 작업을 확장함으로써 코드에 마지막으로 추가 된 서한으로 Tryptophan의 지위를 증명할 수있을 것이라고 의심했다.
.마지막 편지
과학자들은 10 년 이상 고대 단백질을 재구성 해 왔습니다. 그러나 이러한 노력은 마지막 보편적 인 공통 조상 (또는 연구원들이 부르는 Luca) 이후 진화 기간에 초점을 맞추었다. Fournier의 작업은 다른 이전의 노력보다 더 많이 탐구합니다. 그렇게하기 위해, 그는 비교 유전체학의 표준 적용을 넘어서야했으며, 이는 생명 나무의 가지의 차이점을 분석합니다. "정의상, 프리 루카는 나무에서 가장 깊은 분할을 넘어 서 있습니다."
Fournier는 2 개의 관련 단백질 인 TRPR (Tryptophanyl TRNA Synthetase) 및 TyrR (Tyrosyl TRNA Synthetase)으로 시작하여 RNA 문자를 아미노산 트립토판 및 티로신으로 디코딩하는 데 도움이됩니다. TRPR 및 TYRR은 다른 단백질보다 서로 더 밀접하게 관련되어 있으며, 이는 동일한 조상 단백질로부터 진화했음을 나타냅니다. Luca 이전에, 그 부모 단백질은 약간 돌연변이하여 뚜렷한 기능을 갖는이 두 가지 새로운 단백질을 생산했습니다. Fournier는 계산 기술을 사용하여 조상 단백질이 어떻게 생겼는지 해독했습니다.
그는 조상 단백질에 모든 아미노산이 있지만 트립토판은 유전자 코드에 대한 마무리 터치임을 시사한다. Urbana-Champaign의 일리노이 대학교의 물리학자인 Nigel Goldenfeld는“Tryptophan은 이전에 추측했지만 실제로는 못 박히지 않은 마지막 아미노산이라는 것을 설득력있게 보여줍니다.
Fournier는 이제 Tryptophan을 대사, 세포 및 세포 분열의 진화 및 상속 메커니즘과 같은 다른 주요 LUCA 사전 사건과 같은 마커로 사용할 계획입니다. 이 세 가지 과정은 오늘날 우리가 알고있는 생명의 기초를 마련한 일종의 생물학적 삼중주를 형성합니다. 그러나 우리는 그들이 어떻게 존재했는지에 대해 거의 알지 못합니다. Fornier는“우리가 기본 단계의 순서를 이해한다면, 그것은 삶의 기원에 대한 가능한 시나리오를 가리키는 화살표를 만듭니다.
예를 들어, 신진 대사에 관여하는 조상 단백질에 트립토판이 없다면, 어떤 형태의 대사는 아마도 조기에 진화했을 것입니다. 직접 세포 분열이 트립토판으로 연구된다면,이 단백질은 비교적 늦게 진화했음을 암시합니다.
삶의 기원에 대한 다른 모델은이 세 가지 프로세스 중 어느 것이 먼저 왔는지 예측합니다. Fournier는 그의 접근 방식이 이러한 모델 중 일부를 배제 할 수있는 방법을 제공하기를 희망합니다. 그러나 그는이 사건의 타이밍을 결정적으로 분류하지 않을 것이라고 경고합니다.
Fournier는 동일한 기술을 사용하여 다른 아미노산이 코드에 추가 된 순서를 파악할 계획입니다. 연구에 참여하지 않은 Scripps Research Institute의 분자 및 세포 생물학 교수 인 Paul Schimmel은“코드 자체의 진화가 진보적 인 과정이라는 생각을 실제로 강화합니다. "그것은 자연이 이러한 단백질을 완성하기 위해 사용하고 있다는 개선과 미묘함에 대해 이야기합니다. 그리고이 광대 한 생명 나무를 형성하는 데 필요한 다양성."
