Tre Tres Bien – del 2

Her var vi igjen.

Del to av Tre Tres Bien handler om å vekke en utdødd molykelær ‘maskin’ opp fra de døde. uuuuhhh. Spooky!

Med ‘molekylære maskiner’ mener vi små biokjemiske molekyler bestående av flere proteiner, der hvert enkelt protein ikke kan gjøre den samme jobben på egenhånd.

En slik maskin er protonpumpene (V-ATPaser) som flytter protoner ut og inn av celler. Disse maskinene finnes i alle arter, men har litt ulik oppbygning i forskjellige organismegrupper. I gjær består denne maskinen av 16 ulike proteiner der noen av proteinene danner en ring inne i ‘maskinen’ (Se figur under). Maskinringen i gjær består av tre proteiner, men ved å studere oppbygningen til denne ringen i mange andre arter har man funnet ut at den opprinnelige maskinringen (i en forfar til gjær) hadde en ring bestående kun av to proteiner.

Figur: Til venstre: En molekylær maskin i form av en protonpumpe. Til høyre: Slekstskapstre mellom de tre proteinene som utgjør ring-delen i protonpumpen. Merk. Gjær har tre deler, men de andre kun to. 

 Men, kan egentlig en komplisert molekylær maskin pluttselig forandre antall maskindeler uten at maskinen slutter å fungere? Og ble det flere maskindeler på grunn av at en mer komplisert maskin var bedre enn originalmodellen?

For å finne ut dette gjorde forskerne bak studien et veldig kreativt eksperiment. Først sammenliknet de  ring-proteinene i ulike arter slik at de kunne  beregne hvordan ringproteinene så ut for 20, 50, eller hundervis av millioner av år tilbake, da gjær kun hadde to ringproteiner (selvfølgelig ved hjelp av litt fæncy statistikk). Deretter satte de igang med å lage nye versjoner av ringproteingener slik man tror de så ut før gjær gikk fra to til tre ringrptoeiner og satte disse inn i levende gjær med en ødelagt protonpumpe….

Og hva skjedde? Jo, den utdødde to-protein-ringen startet opp igjen – etter å ha vært utdødd i hundrevis av millioner av år. I tillegg, viste det seg at to-protein-ringen fungerte like utmerket som den nye modellen med tre proteiner.

Så bortsett fra at det er kult å vekke til live utdødde ting – hvorfor nettop denne forskningen viktig? En av de viktigste evolusjonsprosessene som bidrar til ny DNA-variasjon er duplikasjon av gener. Dette skjer i alle arter, oftest ved duplikasjoner av mindre DNA-biter med ett eller noen få gener,  men også hele genomer kan bli duplisert. En debatt som har pågått (og fortsatt pågår) er hvordan evolusjon av veldig koplekse biokjemiske sammspill mellom gener foregår, spesielt etter gendupliksjoner. Noen har  foreslått at duplikasjoner av gener som fungerer i samspill med andre gener,  f.eks. som bestanddeler i molekylære maskiner, ofte er etterfulgt av mutasjoner i en eller begge duplikatene som dermed bidrar til en ny og forbedret funksjon.

Denne studien viste faktisk det omvendte: Evolusjon av økt genetisk kompleksitet (dvs flere gener i sammspill) er nødvendigvis ikke forbundet med nye forbedrende mutasjoner. Det eneste som trengs er at to nye genkopier får mutasjoner som gjør at de hver og en ikke fungerer helt perfekt. Da blir organismen pluttselig avhengig av begge de nye litt ødelagte kopiene.

 

Share on Facebook0Tweet about this on TwitterShare on Google+0

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *