Кои са предците на човека Новите изследвания показват, че човешкият вид не е това, което сме мислили
Дървото на живота - или филогенетичното дърво на живите същества - е, както казва Карл Цимер, уважаван американски автор на научно-популярни книги, визуално представяне на хипотеза, изявление за това как мисли учен видовете са свързани помежду си. Данните, върху които се формира филогенетично дърво, се събират постоянно, тъй като учените откриват нови видове, нови методи за сравняване на видовете помежду си и нови критерии за сравнение, така че винаги да се появяват нови хипотези и дървото - поне някои от клоните неговата - съответно се променя.
Ако дълго време учените са имали само морфоанатомични критерии за сравнение на видовете, от средата на ХХ век в играта влизат генетични данни, което води до обръщане на някои хипотези, поява на нови и осъзнаване нови модели на филогенетичното дърво на живите същества.
През 70-те години генетиците от Университета на Илинойс, водени от Карл Уиз, започват да сравняват фрагменти от генетичен материал от голям брой видове и въз основа на тях нарисуват цяло дърво на живота. Тяхната работа е продължена, между другото, от 1997 г. от Норман Пейс от Университета в Колорадо.
Според тях всички форми на живот се състоят от три основни клона на филогенетичното дърво, наречени домейни, на по-високо ниво от царствата.
еукариотите включват животни, растения, гъби и протозои. Всички тези форми на живот, колкото и различни да са, обаче имат много общи черти, най-важната от които е съществуването на ядро, съдържащо генетичен материал под формата на ДНК, организирана в компактна форма, наречена хроматин (комбинация от ДНК с определени протеини).
Друг основен клон са бактериите; те нямат ядро - техният генетичен материал образува бактериална хромозома, която плава в цитоплазмата - и копирането на генетична информация се извършва с помощта на ензими, различни от тези на еукариотите.
третият клон се нарича Архея; Докато не беше проучен подробно от Карл Уоз, археите се смятаха за вид бактерии (като тях те бяха прокариоти, което означава, че нямаха ядро, което да съдържа генетичния материал), освен че произвеждат метан и живеят в блатата. и на други "странни" места. Но когато Woese сравнява археите с други живи видове, той открива, че археите имат свои специфични характеристики, като например някои видове молекули в мембраните. (По-късно беше установено, че дъгите не живеят само на странни места, в екстремни среди, защото са открити във всички видове местообитания, включително човешкото тяло, в чревния микробиом.)
Следователно имаме работа с филогенетично дърво, съставено въз основа на генетичните характеристики на живите същества и което разделя формите на живот на три основни категории, три области: еукариоти, бактерии, археи.
Хипотезата за трите области е получила подкрепление през годините, тъй като са открити нови видове. Но в един момент се появиха някои усложнения.
Първо беше установено, че определени гени не винаги остават на клона, на който първоначално са били поставени, но могат да мигрират. ДНК фрагменти от един вид могат да преминат към други видове; това е например резистентността към антибиотици. В човешките черва, където има изключително голяма и разнообразна популация от микроорганизми, гените, които определят антибиотичната резистентност, могат да преминат от един вид бактерии в друг. Някои учени вярват, че този трансфер на гени пречи на правилната реализация на дърво, представящо еволюцията. Други смятат, че циркулацията на определени гени от един вид в друг не оказва негативно влияние върху правилността на хипотезата за трите домена.
Второ усложнение е противоречието относно броя на основните клонове. Наистина има три области, три големи клона ... или само две?
Първият, който прокарва идеята, е Джеймс Лейк от UCLA през 1984 г. Той изследва клетъчните органи, наречени рибозоми, които са „фабриките за протеини“ на клетката. Той открива, че рибозомите на еукариотите са подобни на определени видове археи, което предполага, че е имало родство. (Така че от тази гледна точка ние, хората, бихме били нещо като арчи.)
Нови резултати от изследванията в тази област наскоро се появиха в статия, публикувана в Proceedings of the Royal Society от Мартин Ембли от университета в Нюкасъл и колеги.
Те включиха в своя анализ някои наскоро открити арки, които се различават доста от преди известните видове. Изследователите сравняват 41 протеинови последователности от всички тези видове, както и 64 гена, от различни археи и еукариоти.
Вместо да проследят едно филогенетично дърво, те изградиха няколко такива дървета въз основа на изследваните гени и протеини и след това ги сравниха помежду си, за да намерят съвпадения. И те откриха, че еукариотите биха паснали най-добре сред археите, като тяхна подгрупа, а не като отделен клон.
Защо това е важно? Тъй като еукариотните организми (част от които е човешкият вид) произлизат от примитивни археи, можем, изучавайки археите, да разберем някои от ключовите етапи, довели до появата на еукариоти. Например, нашите клетки имат вътреклетъчен скелет, един вид микроскопично „укрепване“, което поддържа тяхната структура. Наскоро учените откриха в археите два от компонентите на вътреклетъчния скелет, открити при хората: актин и тубулин. Също така е открит в археи, хроматин, комбинацията от ДНК и протеини, които стабилизират и уплътняват ДНК веригите и отдавна се смята, че са специфични за еукариотите.
С други думи, много от характеристиките на еукариотите се появиха много по-рано, отколкото си мислех, приблизително. 2 милиарда години, в първобитните арки и са останали до днес, в днешните архаични видове.
След това има учени, които подкрепят модела на 3-те области - археи, бактерии, еукариоти - и други, които търсят - и намират - доказателства за единството между еукариотите и археите. Противоречието остава открито и дървото на живота далеч не е взело окончателната си форма.