どの生化学者でも確認するように、遺伝の変更は実際に化学変化、であり従って実際に改革がどのように起こるか見たいと思えば、生物化学にどのように影響を与えるか見る必要があること続きます。
nitrogenase の発展の歴史、生命使用の大気窒素を助ける重大な酵素システムを捜す遺伝の分析は、細菌の主代謝過程間のある興味深い発展関係を示し、まだ理解されていないある神秘的で新しい化学パスを明らかにしました。
ジャーナル分子生物学の最新号でおよび改革、ジェイソン Raymond 出版されるのペーパーではクリストファーのステープルアリゾナ州立大学の生化学者およびロバート Blankenship およびライス大学のジャネット Siefert は蛋白質の nitrogenase を作り出す同じような遺伝子を特に比較する細菌および archaea の大きいグループのゲノムの分析をします。研究者は同じようなか 「一致する」 nitrogenase の遺伝子が有機体の広い範囲を渡ってある分り、および細菌かかわるコードすることが他の同じような遺伝子に蛋白質のために光合性に、また archaea で光合性もしない 「窒素固定」もようです他の遺伝子と関連している (大気窒素を捕獲するプロセスとして呼出されます)。
光合性にかかわる nitrogenase におよび酵素に構造があること生化学者が前に類似を完了し、こうして関連付けられるようであるけれどもこれらの後の 「uncharacterized」遺伝子は新陳代謝の特性がまだ未知である酵素を明らかにするようです。
「私達は私達が窒素固定で知っている光合性と合っているかまたは - 私達が有機体の広い範囲のこれらを」、見つけたあらゆる遺伝子に対応しない一致する遺伝子のグループを見つけました Raymond を言いました。
分析は光合性で nitrogenase、または、酵素のためにコードしない遺伝子が 「遺物であるかもしれないこと」光合性および窒素固定両方に先祖である新陳代謝のパスのためのコーディングを提案します。 水平の遺伝子の転送 - 異なる細菌種の間の遺伝子の交換 -- 元の遺伝子の広い分布と窒素固定および光合性の新陳代謝のパスのそれに続く発散そして特殊化に責任がありますようです。
「これらの酵素重要な発展の発明です」、は Blankenship を言いました。 「それらが成長すれば、それらが重要な利点」。ある有機体を与えるので種の間でビットをかなり転送されます
改革の大きく生化学的な開発すべての、生命の機能および 「苦境」の大気窒素は分割する最も重要な業積の 1 つ、および最も挑戦的のの多分 1 でした。
「窒素、なしでは私達がそれを知っているように」、言いました Blankenship を生命を過すことができません。 「非常に早い地球に、アンモナルの形に使用できる窒素がおそらくありますかまたは類似した大気からそう早い生命体窒素を得る必要がありませんでした。
「いつかしかし、事は食糧危機に達しました - サイクルに大気の分子窒素を得る方法またはあなた停止しなさいことを見つけます。 窒素の最小の入力は」彼注意しました大きい生物圏を支えることができません。
「しかしすることは困難です。 窒素固定は化学的にすることはとても困難であるので最も興味深い生物学的過程の 1 つです。 Nitrogenase は実際に分子窒素の三重結合を壊す非常に複雑な酵素システムです -- 実際のところ最も強い結束の 1 つ」と彼は言いました。
発展の開発を再建することは困難の nitrogenase システムはとても洗練され、複雑です。 まれな金属のモリブデンを組み込むバージョンのような最も洗練された形式のいくつかでは、システムは制御し、プロセスを調整し、エネルギー効率が良くさせるのに複雑な酵素のネットワークを使用します。 そのようなシステムは一連の小さな変更を通って次第に展開したかもしれませんがちょうど今検出された基本的な酵素のための遺伝子の重複を通って成長するかもしれませんことを分析は代りに提案します。
ただし、窒素の三重結合を壊すことができる最も簡単な酵素は初期なしで展開したにちがいない大きい構造複雑さを必要とします。
「分子窒素を壊すことは多くのエネルギーを必要とし、 evolutionarily 複雑な転移」、 Blankenship のノートでした。 「私達に今日ある基本的な nitrogenase の複合体は非常に洗練され、精力的に非常に高いシステムです。 のはちょうど」。突然現れよう何かではないです
先祖の nitrogenase の酵素が検出した 「uncharacterized」 nitrogenase の相同物の遺伝子のいくつかことをより簡単な新陳代謝のパスを行った研究者が提案するより簡単な酵素から展開したにちがいないことを Blankenship および同僚は提案し、 - 窒素固定か光合性を行ってはいけない酵素のためにコードする遺伝子 - 糸口をかもしれない保持するそのパス何への