تکامل حیات در سطوح پایه؛ نظریه‌ای جدید

دانشمندان نظریه‌ی جدیدی را توسعه داده‌اند که هدف آن، توضیح تکامل مولکولی است. این پژوهش نگاه ما به پروتئین‌ها را نیز تغییر خواهد داد.

 دانشمندان داشنگاه کلرادو در همکاری با دانشگاه لندن، نظریه‌‌ی جدیدی را در توضیح تکامل مولکولی ایجاد کرده‌اند. این نظریه، موضوع تکامل مولکول‌ها را با استفاده از ایده‌هایی از مکانیک آماری تحلیل می‌کند و دیدگاه‌های جدیدی را در رابطه با تکامل پروتئین ایجاد می‌کند.

ریچارد گلداشتاین، نویسنده‌ی همکار این مقاله می‌گوید:

این رویکرد جدید به پروتئین‌ها به عنوان سیستم‌هایی یکپارچه نگاه می‌کند. در اغلب موارد، ما برهم کنش بین قسمت‌های مختلف پروتئین‌ها را نادیده می‌گیریم؛ اما تغییر در قسمتی از پروتئین بر دیگر قسمت‌ها تاثیر می‌گذارد. در فهم درک تکامل پروتئین‌ها، این مورد بسیار ضروری است.

ساختار سه بعدی پروتئین تریوز فسفات ایزومراز، پروتئین مسئول تولید انرژی

عواملی مانند ساختار، عملکرد و پایداری پروتئین‌ها، باقی ماندن یا حذف جهش‌ها در مولکول را تعیین می‌کنند. برهم کنش‌های آمینواسیدها در پروتئین‌ها در یک جا باعث تکامل می‌شود و در جایی دیگر بر نحوه‌ی تکامل اثر می‌گذارد. این پژوهش مشخص کرد که می‌توان رخ دادن تکامل را براساس برخی خواص بیوشیمیایی خاص پیش‌بینی کرد.

دیوید پولاک، دیگر نویسنده‌ی همکار می‌گوید:

نظریه‌ی ما، برای اثرات شناخته شده ژنتیک جمعیت، مانند قدرت انتخاب و اندازه‌ی جمعیت، کاربرد دارد؛ اما از تفسیر معادلات نهایی که سرعت تکامل مولکولی را پیش‌بینی می‌کنند، ناتوان است.

نتیجه‌های این پروژه‌ی پژوهشی می‌تواند مسئله‌های چندین ساله‌ی دانشمندان در تکامل مولکولی را حل کند. مدل‌های استانداردی که برای بررسی ارتباط بین گونه‌های مختلف استفاده شدند، در بازسازی وقایع مهم تکاملی به مشکل برمی خورند.

آمینواسیدها خود را با نیازهای دیگر قسمت‌های پروتئین تنظیم می‌کنند. این چیزی است که نظریه‌های معمول می‌گویند. اما ما نمی‌توانستیم توضیح دهیم که چرا دقیقا چنین اتفاقی می‌افتد یا آیا عامل تنظیم کننده‌ای برای این رویداد وجود دارد یا خیر.

با استفاده از مفاهیمی از مکانیک آماری، مشخص شد که سلب بودن آمینواسیدها نقشی مهم در واگرایی تکاملی بازی می‌کند. در نتیجه، آنتروپی توالی خمشی یا غیر تصادفی بودن این فرایند، در قدرت انتخاب تکامل پروتئین تعادل ایجاد می‌کند.

این پژوهش به دانشمندان قدرت می‌دهد تا پژوهش‌های جدیدی را در حوزه‌ی تغییر مولکول‌ها در مدت زمان‌های طولانی آغاز کنند. چنین پژوهش‌هایی می‌توانند نحوه‌ی عملکرد ژن‌ها در بدن انسان، پیش‌بینی سرعت رخ دادن واگرایی تکاملی و بنیادهای جهش‌های مضر را واضح‌تر کنند.