Viaţa complexă a apărut în urma unor mici erori în structura proteinelor

O comparaţie între proteinele a 36 de specii moderne sugerează că defectele acestora care facilitează deshidratarea (cunoscute în engleză sub numele de "dehydrons"), influenţează stabilitatea lor în apă. Acest lucru a dus la transformarea lor în substanţe adezive care sunt capabile să lucreze împreună şi să ducă la crearea unei funcţii complexe.

Studiul publicat în jurnalul ştiinţific Nature a susţinut ideea conform căreia selecţia naturală nu este singurul mijloc prin care a sporit complexitatea.

Selecţia naturală este o teorie ce explică felul în care organismele şi populaţiile au supravieţuit de-a lungul vremii. Conform acesteia, mutaţiile întâmplătoare ce ajută organismele sunt menţinute, pe când cele dăunătoare sunt eliminate în timp.

Acest nou studiu aduce dovezi care sugerează că natura adaptivă a acestor mutaţii nu constituie singura cale prin care organismele au devenit mai complexe. Formele de viaţă unicelulare au dus la apariţia unor organisme mai complexe, de la care au pornit reţele de interacţiune dintre gene şi proteine mult mai complexe.

Michael Lynch, un teoretician evoluţionist de la Universitatea din Indiana, s-a asociat cu Ariel Fernandez de la Universitatea din Chicago pentru a studia structura proteinelor. Au luat în considerare 106 proteine împărţite între 36 organisme moderne de complexitate variată, de la protozoare unicelulare, până la om.

Echipa a studiat regiunile proteinelor care le face instabile în apă şi au descoperit că organismele cu populaţii mai mici, cum ar fi oamenii, au acumulat mai multe defecte decât organismele simple cu un număr mult mai mare de membri.

Analiza sugerează că acumularea acestor defecte a făcut ca mai multe proteine să lucreze împreună pentru interacţiuni de tip proteină-proteină, lucru care a dus la evoluţia celulară.

"Am încercat să reducem decalajul dintre structura proteinelor şi evoluţia acestora, şi credem că am descoperit dovezi cum că proteinele dezvoltă defecte minore în organismele cu populaţie mică, acest lucru fiind valabil atât în cazul bacteriilor şi eucariotelor unicelulare, dar şi în cazul nevertebratelor şi al vertebratelor", a spus profesorul Lynch.

Aceste mici defecte ar putea să ducă la scăderea funcţiei proteinelor chiar şi în cazul în care se observă o creştere a cooperării proteinelor.

Autorul sugerează că alte adaptări vor avea loc pentru a distruge efectele dăunătoare ale proteinelor umede.

De exemplu, proteinele din hemoglobină care conduc oxigenul prin sânge sunt formate din patru subunităţi egale, fiecare din ele având o serie de erori ce conduc la deshidratare. Organismele simple au moleculele globinei formate dintr-o singură subunitate de acelaşi tip. Suprapunerea celor patru subunităţi maschează defectele fiecăreia.

"Până acum se credea despre complexitatea celulară că este un lucru bun, care evoluează şi pentru că are un beneficiu adaptiv. Cu acest studiu arătăm despre complexitate că poate avea şi alte cauze decât selecţia naturală. Astfel, s-a deschis o nouă cale evoluţionară ce nu exista până astăzi", a declarat profesorul.

Ford Doolittle de la Universitatea Dalhousie este de acord că acest mecanism, ce este separat de viziunea lui Darwin asupra selecţiei naturale, constituie o ipoteză importantă.

"Darwiniştii se asemeană puţin cu pre-Darviniştii dinaintea lor, care se minunau în faţa perfecţiunii creaţiilor lui Dumnezeu. Noi tindem să ne minunăm în faţa perfecţiunii organismelor lui Darwin, spunând «aceasta ar fi trebuit să treacă de procesul selecţiei naturale, deci este o maşinărie sofisticată şi atent calibrată. Dar acest model nu explică de ce există atâta complexitate care nu are nici o utilitate", a declarat acesta.

În timp ce sugerează că studiul este "important şi interesant", el nu este de acord cu mecanismul care permite organismelor să se refacă după defectele proteinelor.

"Dar amândoi suntem de acord cu ideea că această mare complexitate nu are o explicaţie", a declarat profesorul Doolittle.

Sursa: BBC News