Требуется сборка. Расшифровываем четыре миллиарда лет истории жизни – от древних окаменелостей до ДНК - [77]

Шрифт
Интервал

Гипотеза молекулярных часов предполагает, что на протяжении длительных отрезков времени скорость изменения аминокислотных последовательностей белков остается постоянной. Чтобы применять эту концепцию, нужно понимать строение аминокислотных последовательностей. Давайте рассмотрим гипотетический пример и сравним последовательности белков лягушки, обезьяны и человека. Начать нужно с определения последовательности белка. Далее следует подсчитать количество аминокислот, которые различаются в этих последовательностях. Допустим, мы анализируем белок кожи. Последовательность этого белка у лягушки отличается от человеческого и обезьяньего белков на 80 аминокислот в каждом случае. Последовательности человека и обезьяны различаются между собой лишь на 30 аминокислот. Чтобы применить концепцию молекулярных часов, нам нужны палеонтологические данные, позволяющие установить скорость изменения аминокислотных последовательностей, и потом мы сможем использовать эту скорость для датировки тех событий, для которых у нас нет окаменелостей.

Допустим, на основании имеющихся окаменелостей можно утверждать, что последний общий предок лягушек, обезьян и человека жил 400 миллионов лет назад. Чтобы откалибровать часы, поделим 80 на 400 и получим, что скорость изменения белковой последовательности составляет 0,2 % за миллион лет. Имея этот результат, теперь мы можем рассчитать, когда жил общий предок человека и обезьяны: умножаем 0,2 на 30 и получаем шесть миллионов лет. Это гипотетический пример, но он показывает ход рассуждений: сначала нужно определить последовательности белков, подсчитать различия между ними, использовать окаменелости для оценки скорости изменения белков, а затем с помощью этого значения скорости определить возраст событий, для которых у нас нет окаменелостей.

Об отважной попытке Цукеркандля и Полинга написать статью, а также об обстоятельствах их работы в целом: G. Morgan, “Emile Zuckerkandl, Linus Pauling, and the Molecular Evolutionary Clock”, Journal of the History of Biology 31 (1998): 155-178. А вот сама статья: E. Zuckerkandl, L. Pauling, “Molecular Disease, Evolution and Genic Heterogeneity”, 189-225, в книге: Michael Kasha, Bernard Pullman, eds., Horizons in Biochemistry: Albert Szent-Gyorgyi Dedicatory Volume, New York: Academic Press, 1962.

Воспоминания об Эмиле Цукеркандле: “The Molecular Clock”, https://authors,library,caltech.edu/5436/i/hrst.mit.edu/hrs/evolution

/public/clock/zuckerkandl.html.

Аллан Вильсон и Мэри-Клэр Кинг использовали этот прием в своей работе. Сначала они опубликовали важную и вызвавшую множество вопросов статью, в которой с помощью метода молекулярных часов показывали, что общий предок человека и шимпанзе жил сравнительно недавно: A. Wilson, V. Sarich, “A Molecular Time Scale for Human Evolution”, Proceedings of the National Academy of Sciences 63 (1969): 1088-1093. Они стремились включить в исследование как можно больше белков, чтобы как можно точнее откалибровать часы. Знаменитая статья Кинг: М. С. King, А. С. Wilson, “Evolution at Two Levels in Humans and Chimpanzees”, Science 188 (1975): 107-116. Два уровня эволюции, о которых упоминают авторы, – это кодирование белка и регуляция активности генов (с помощью переключателей). Их данные показывают, что многие различия между человеком и шимпанзе связаны с различиями в том, где и когда гены проявляют активность, т. е. с регуляцией генов.

Более свежие доказательства их правоты: Kate Wong, “Tiny Genetic Differences Between Humans and Other Primates Pervade the Genome”, Scientific American, September 1, 2014; K. Prufer et al., “The Bonobo Genome Compared with Chimpanzee and Human Genomes”, Nature 486 (2012): 527-531.

Истории и значению проекта “Геном человека” посвящено несколько сайтов: The Human Genome Project (1990-2003), The Embryo Project Encyclopedia, https://embryo.asu.edu/ pages/human-genome-proj-ect-1990-2003; What Is the Human Genome Project? National Human Genome Research Institute, https://www.genome.gov/12o11238/an-overview-of-the-human-genome-project/; а также https://www.nature.com/scitable/ topicpage /sequencing-human-genome-the-contrihutions-of-francis– 686.

Основные научные статьи по результатам проекта: “International Human Genome Sequencing Consortium, Finishing the Euchromatic Sequence of the Human Genome”, Nature 431 (2004): 931-945; “International Human Genome Sequencing Consortium, Initial Sequencing and Analysis of the Human Genome”, Nature 409 (2001): 860-921.

Вот несколько книг о проекте “Геном человека”: Daniel J. Kevles, Leroy Hood, eds., The Code of Codes, Cambridge, MA: Harvard University Press, 2000; James Shreeve, The Genome War: How Craig Venter Tried to Capture the Code of Life and Save the World, New York: Random House, 2004. Рассказ Крейга Вентера: John Craig Venter, A Life Decoded: My Genome: My Life, New York: Viking Press, 2007.

Структуре генома и количеству генов в нем посвящена весьма обширная литература, включая ряд важных проектов с участием большого числа исследователей. Вот некоторые вводные примеры с богатыми библиографическими данными: A. Prachum-wat, W.-H. Li, “Gene Number Expansion and Contraction in Vertebrate Genomes with Respect to Invertebrate Genomes”,


Еще от автора Нил Шубин
Внутренняя рыба: История человеческого тела с древнейших времен до наших дней

Почему мы выглядим так, как выглядим? Что общего между человеческими руками и, допустим, крылышками бабочки? И как связаны между собой волосы, молочные железы и сложное устройство нашего уха? Эти вопросы только кажутся праздными — на деле ответы на них позволят нам лучше понять строение человеческого организма, а значит, найти причину его слабостей и болезней. Нил Шубин, профессор анатомии, известный палеонтолог и один из первооткрывателей легендарного тиктаалика (промежуточного звена между рыбами и наземными животными), предлагает читателю совершить увлекательное путешествие к истокам эволюции и посмотреть, как на протяжении трех с половиной миллиардов лет формировалось и совершенствовалось наше тело.


Вселенная внутри нас: Что общего у камней, планет и людей

«…Возвратишься в землю, из которой ты взят, ибо прах ты и в прах возвратишься», — напоминает Библия. «Так и есть», — соглашается автор бестселлера «Внутренняя рыба» (2008; рус. пер. 2010), профессор биологии Чикагского университета и член Национальной академии наук США Нил Шубин. И уточняет: человек состоит в кровном родстве не только со всеми живыми организмами, но и с землей, с водой и воздухом, с нашей планетой, с Галактикой и всей Вселенной. Наши тела сотканы за миллиарды лет эволюции из «звездной пыли».


Рекомендуем почитать
Наполеон Бонапарт: между историей и легендой

Наполеон притягивает и отталкивает, завораживает и вызывает неприятие, но никого не оставляет равнодушным. В 2019 году исполнилось 250 лет со дня рождения Наполеона Бонапарта, и его имя, уже при жизни превратившееся в легенду, стало не просто мифом, но национальным, точнее, интернациональным брендом, фирменным знаком. В свое время знаменитый писатель и поэт Виктор Гюго, отец которого был наполеоновским генералом, писал, что французы продолжают то показывать, то прятать Наполеона, не в силах прийти к окончательному мнению, и эти слова не потеряли своей актуальности и сегодня.


Император Алексей Ι Комнин и его стратегия

Монография доктора исторических наук Андрея Юрьевича Митрофанова рассматривает военно-политическую обстановку, сложившуюся вокруг византийской империи накануне захвата власти Алексеем Комнином в 1081 году, и исследует основные военные кампании этого императора, тактику и вооружение его армии. выводы относительно характера военно-политической стратегии Алексея Комнина автор делает, опираясь на известный памятник византийской исторической литературы – «Алексиаду» Анны Комниной, а также «Анналы» Иоанна Зонары, «Стратегикон» Катакалона Кекавмена, латинские и сельджукские исторические сочинения. В работе приводятся новые доказательства монгольского происхождения династии великих Сельджукидов и новые аргументы в пользу радикального изменения тактики варяжской гвардии в эпоху Алексея Комнина, рассматриваются процессы вестернизации византийской армии накануне Первого Крестового похода.


Продолжим наши игры+Кандибобер

Виктор Пронин пишет о героях, которые решают острые нравственные проблемы. В конфликтных ситуациях им приходится делать выбор между добром и злом, отстаивать свои убеждения или изменять им — тогда человек неизбежно теряет многое.


Краткая история насекомых. Шестиногие хозяева планеты

«Любая история, в том числе история развития жизни на Земле, – это замысловатое переплетение причин и следствий. Убери что-то одно, и все остальное изменится до неузнаваемости» – с этих слов и знаменитого примера с бабочкой из рассказа Рэя Брэдбери палеоэнтомолог Александр Храмов начинает свой удивительный рассказ о шестиногих хозяевах планеты. Мы отмахиваемся от мух и комаров, сражаемся с тараканами, обходим стороной муравейники, что уж говорить о вшах! Только не будь вшей, человек остался бы волосатым, как шимпанзе.


Историческое образование, наука и историки сибирской периферии в годы сталинизма

Настоящая монография посвящена изучению системы исторического образования и исторической науки в рамках сибирского научно-образовательного комплекса второй половины 1920-х – первой половины 1950-х гг. Период сталинизма в истории нашей страны характеризуется определенной дихотомией. С одной стороны, это время диктатуры коммунистической партии во всех сферах жизни советского общества, политических репрессий и идеологических кампаний. С другой стороны, именно в эти годы были заложены базовые институциональные основы развития исторического образования, исторической науки, принципов взаимоотношения исторического сообщества с государством, которые определили это развитие на десятилетия вперед, в том числе сохранившись во многих чертах и до сегодняшнего времени.


Технологии против Человека. Как мы будем жить, любить и думать в следующие 50 лет?

Эксперты пророчат, что следующие 50 лет будут определяться взаимоотношениями людей и технологий. Грядущие изобретения, несомненно, изменят нашу жизнь, вопрос состоит в том, до какой степени? Чего мы ждем от новых технологий и что хотим получить с их помощью? Как они изменят сферу медиа, экономику, здравоохранение, образование и нашу повседневную жизнь в целом? Ричард Уотсон призывает задуматься о современном обществе и представить, какой мир мы хотим создать в будущем. Он доступно и интересно исследует возможное влияние технологий на все сферы нашей жизни.