Zegar molekularny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania

Zegar molekularnymetoda pozwalająca oszacować kolejność i czas oddzielania się różnych linii ewolucyjnych na podstawie liczby mutacji nagromadzonych u poszczególnych współczesnych form. Według hipotezy zegara molekularnego istnieje statystyczna proporcjonalność pomiędzy czasem, który upłynął od ostatniego wspólnego przodka dwóch homologicznych łańcuchów białek, a liczbą aminokwasów różniących się pomiędzy ich sekwencjami.

Linus Carl Pauling (ur. 28 lutego 1901 w Portland w stanie Oregon, zm. 19 sierpnia 1994 w Big Sur w stanie Kalifornia) – amerykański fizyk i chemik. Dwukrotny laureat Nagrody Nobla.Ewolucja molekularna – proces ewolucji dokonujący się na szczeblu DNA, RNA i białek. Niektórzy naukowcy, jak Motoo Kimura, sugerują, że główną przyczyną zmian ewolucyjnych na poziomie molekularnym są raczej losowe fiksacje selekcyjnie obojętnych lub niemal obojętnych mutacji, niż pozytywny dobór naturalny. Ta neutralistyczna teoria ewolucji molekularnej, jak nazwał ją Kimura, była niekiedy przeciwstawiana teorii doboru naturalnego Darwina, jednak sam Kimura twierdził, że nie stoją one w sprzeczności, lecz że teoria neutralistyczna kładzie większy nacisk na rolę mutacji i losowego dryfu genetycznego na poziomie molekularnym.

Zegar molekularny przeważnie kalibruje się, wybierając skamieniałość mającą reprezentować dane wydarzenie ewolucyjne, np. rozejście się linii rozwojowych. Jeśli jest ona młodsza niż wydarzenie, które ma reprezentować, wówczas przewidywane tempo ewolucji molekularnej będzie zbyt niskie, a co za tym idzie, również otrzymany czas dywergencji linii ewolucyjnych będzie niższy niż od rzeczywistego. Aby tego uniknąć, przyjmuje się wiek skamieniałości za granicę minimalną, dzięki czemu jedynym możliwym błędnym pomiarem jest zbyt duży szacowany czas rozejścia się linii ewolucyjnych. Obecnie uważa się, że przy kalibrowaniu zegara molekularnego lepiej jest używać więcej niż jednego punktu odniesienia. Czas dywergencji linii rozwojowych przewidywany na podstawie danych paleontologicznych w niektórych przypadkach znacząco różni się od szacowanego na podstawie danych molekularnych, jednak przeważnie oba pomiary są ze sobą zgodne, zwłaszcza od kiedy techniki wykorzystania zegara molekularnego stały się bardziej zaawansowane.

Ewolucja (łac. evolutio – rozwinięcie, rozwój) – ciągły proces, polegający na stopniowych zmianach cech gatunkowych kolejnych pokoleń wskutek eliminacji przez dobór naturalny lub sztuczny części osobników (genotypów) z bieżącej populacji. Wraz z nowymi mutacjami wpływa to w sposób ciągły na bieżącą pulę genową populacji, a przez to w każdym momencie kształtuje jej przeciętny fenotyp. Zależnie od siły doboru oraz szybkości wymiany pokoleń, po krótszym lub dłuższym czasie, w stosunku do stanu populacji wyjściowej powstają tak duże różnice, że można mówić o odrębnych gatunkach.Ewolucja (łac. evolutio – rozwinięcie, rozwój) – ciągły proces, polegający na stopniowych zmianach cech gatunkowych kolejnych pokoleń wskutek eliminacji przez dobór naturalny lub sztuczny części osobników (genotypów) z bieżącej populacji. Wraz z nowymi mutacjami wpływa to w sposób ciągły na bieżącą pulę genową populacji, a przez to w każdym momencie kształtuje jej przeciętny fenotyp. Zależnie od siły doboru oraz szybkości wymiany pokoleń, po krótszym lub dłuższym czasie, w stosunku do stanu populacji wyjściowej powstają tak duże różnice, że można mówić o odrębnych gatunkach.

Koncepcja zegara molekularnego została wprowadzona w 1962 roku przez Emile Zuckerkandla i Linusa Paulinga, którzy spostrzegli, że liczba aminokwasów w hemoglobinie w różnych liniach ewolucyjnych ulegała zmianom. W 1965 roku ukuty przez nich został termin „molekularny zegar ewolucyjny” (ang. molecular evolutionary clock). Hipoteza zegara molekularnego była określana jako „jedno z najistotniejszych odkryć w ewolucji molekularnej” i „jeden z najprostszych i najpotężniejszych pomysłów w dziedzinie ewolucji”.

Terminem homologia (gr. homólogos – zgodny) w biologii określa się wspólne ewolucyjne pochodzenie struktur organizmów z różnych grup taksonomicznych, istotne podobieństwo organów lub ich części (nawet genów), a u zwierząt także podobieństwo sposobów zachowania się (homologie behawioralne), wynikające z odziedziczenia po wspólnym przodku. Pojęcie homologii w biologii porównawczej wprowadził w połowie XIX wieku Richard Owen, a dla potrzeb biologii ewolucyjnej przedefiniował Karl Gegenbaur w roku 1870. Zasady homologii i analogii narządów stanowią podstawowe kryteria w anatomii porównawczej.Hemoglobina, oznaczana też skrótami Hb lub HGB – czerwony barwnik krwi, białko zawarte w erytrocytach, którego zasadniczą funkcją jest przenoszenie tlenu – przyłączanie go w płucach i uwalnianie w tkankach. Mutacje genu hemoglobiny prowadzą do chorób dziedzicznych: anemii sierpowatej, talasemii lub rzadkich chorób zwanych hemoglobinopatiami.

Przypisy[ | edytuj kod]

  1. Gregory J. Morgan. Emile Zuckerkandl, Linus Pauling, and the Molecular Evolutionary Clock, 1959–1965. „Journal of the History of Biology”. 31 (2), s. 155–178, 1998. DOI: 10.1023/A:1004394418084 (ang.). 
  2. Philip C.J. Donoghue, Michael J. Benton. Rocks and clocks: calibrating the Tree of Life using fossils and molecules. „Trends in Ecology and Evolution”. 22 (8), s. 424–431, 2007. DOI: 10.1016/j.tree.2007.05.005 (ang.). 
  3. Michael J. Benton, Philip C.J. Donoghue, Robert J. Asher: Calibrating and constraining the molecular clock. W: S. Blair Hedges, Sudhir Kumar (red.): The Timetree of Life. Oxford University Press, 2009, s. 35–86. ISBN 978-0-19-953503-3. (ang.)
  4. Emile Zuckerkandl, Linus B. Pauling: Molecular disease, evolution, and genetic heterogeneity. W: M. Kasha B. Pullman (red.): Horizons in Biochemistry. Nowy Jork: Academic Press, 1962, s. 189–225.
  5. Emile Zuckerkandl, Linus B. Pauling: Evolutionary Divergence and Convergence in Proteins. W: Vernon Bryson, Henry Vogel (red.): Evolving Genes and Proteins. Nowy Jork: Academic Press, 1965, s. 97–166.




Warto wiedzieć że... beta

DOI (ang. digital object identifier – cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego) – identyfikator dokumentu elektronicznego, który w odróżnieniu od identyfikatorów URL nie zależy od fizycznej lokalizacji dokumentu, lecz jest do niego na stałe przypisany.
Dywergencja rozwoju - w rozwoju ewolucyjnym - oznacza różnokierunkowe kształtowanie się narządu lub postaci osobników jakiegoś szczepu, wskutek działania odmiennych warunków środowiskowych; np. dywergencja rozwoju kończyn ssaków.
Aminokwasy – organiczne związki chemiczne zawierające zasadową grupę aminową -NH2 oraz kwasową grupę karboksylową -COOH lub – w ujęciu ogólniejszym – dowolną grupę kwasową, np. sulfonową -SO3H. Aminokwasy są tzw. solami wewnętrznymi (amfolitami).
Metoda naukowa – sposoby intersubiektywnego poznawania i komunikowania wiedzy, oparte o prawa logiki i prawdopodobieństwa, posługujące się dedukcją i systematyczną indukcją w procesie formułowania, uzasadniania, testowania i korygowania teorii i hipotez.
Linia rozwojowa - organizmy (w biologii) lub produkty (w inżynierii) pochodzące (w przypadku organizmów) lub rozwijane (w przypadku produktów) od wspólnego przodka. Obejmuje wszystkie organizmy powstałe w wyniku ewolucji biologicznej lub produkty powstałe w wyniku rozwoju technologicznego i stanowiące ogniwa pośrednie między najstarszym przodkiem lub prototypem, a grupą potomków lub jednym z wybranych potomków lub produktów rozwijanych na bazie prototypu.
Mutacja (łac. mutatio – zmiana) – nagłe, skokowe zmiany materiału genetycznego, możliwe jest ich dziedziczenie. Podczas poziomego transferu genów, zakażenia wirusem, crossing-over czy modyfikacji genomu inżynierią genetyczną również dochodzi do zmiany materiału genetycznego, jednak przeważnie nie uznaje się ich za mutacje.

Reklama