По Мере Того Как любой biochemist знает, генетическое изменение действительно химическое изменение, и поэтому оно следовать что если вы хотите действительно увидеть, то как развитие случается, вам нужно увидеть как оно влияет на биохимию.
Генетический анализ ища для постепеновской истории nitrogenase, критической системы энзима которая помогает азоту пользы жизни атмосферическому, показывал некоторые интересные постепеновские отношения между ключевыми метаболически процессами бактерий, и показывал некоторые загадочные новые химические тропа которые пока не поняты.
В бумаге опубликованной в настоящем вопросе Биологии и Развития журнала Молекулярной, biochemists Джейсон Рэймонд Государственного Университета Аризоны, Штапеля Кристофера и Роберт Blankenship и Джанет Siefert Университета Риса делают анализ геномов большой группы в составе бактерии и archaea, сравнивая в частности подобные гены которые производят nitrogenase протеина. Исследователя находят что подобные или «гомологичные» гены nitrogenase существуют через обширный ряд организмов, и кажется, что отнесены к другим подобным генам кодируя для протеинов, котор включили в фотосинтез, так же, как к другим генам в archaea и бактерии которые делают ни фотосинтез ни «фиксирование азота» (как процесс захватывать атмосферический азот вызывает).
Хотя biochemists имеют заключенный ранее которому nitrogenase и энзимы, котор включили в фотосинтез имеют структурное сходства и таким образом кажется, что отнесены, кажется, что показывают эти последние «uncharacterized» гены энзимы свойства которых метаболически пока еще неизвестны.
«Мы нашли группа в составе гомологичные гены которая не соответствует к любым генам которые идут с фотосинтезом или сколько угодно который мы знаем в фиксировании азота - мы нашли эти в широком диапазоне организмов,» сказал Рэймонд.
Анализ предлагает что гены которые кодируют для ни nitrogenase ни энзимов в фотосинтезе могут быть «реликвиями,» кодировать для метаболически тропа которые родовы как к фотосинтезу, так и к фиксированию азота. Горизонтальный переход гена - обмен генов между различными бактериальными видами -- кажет, что быть ответствен для обширного распределения первоначально гена и для своих последующих расхождения и специализации в метаболически тропа фиксирования азота и фотосинтеза.
«Эти энзимы важные постепеновские вымыслы,» сказал Blankenship. «Как Только они превращается, они получает пройденным между видом довольно бит потому что они дает организмы которые имеют их важные преимущества.»
всего из развитий развития больших биохимических, способность жизни к замкнула вулканизационный барабан и азот «починки» атмосферический был одним из самых важных выполнений, и возможно одним самого трудного.
«Без азота, вы не можете иметь жизнь по мере того как мы знаем ее,» сказали Blankenship. «В очень скоро земле, был вероятно некоторый доступный азот в форме амиака или что-то подобное, настолько предыдущие формы жизни не должно извлечь азот от атмосферы.
«На некоторый этап однако, вещи достигли продуктовый кризис - вы или находите некоторый путь получить азот атмосферы молекулярный в цикл или вы умрите. Минимальный входной сигнал азота не может вытерпеть большую биосферу,» он заметил.
«Только трудно сделать. Фиксирование Азота один из самых интересных биологических процессов потому что настолько трудно сделать химически. Nitrogenase очень сложная система энзима которая фактически ломает тройную связь молекулярного азота -- одно из самых сильных скреплений в природе,» он сказал.
Система nitrogenase настолько изощренна и сложна которой трудно реконструировать свое постепеновское развитие. В некоторых из своих самых изощренных форм, как версии включая редкий молибден металла, система использует сеть сложных энзимов для того чтобы контролировать и регулировать процесс и делать им энергию эффективной. Такая система смогла эволюционировать постепенно через серию небольших изменений, но анализ предлагает вместо что он мог превратиться через дублирование гена для более примитивного энзима который как раз теперь был открын.
Однако, даже самый простой энзим способный ломать тройную связь азота требует большой структурной сложности которая не смогла эволюционировать без более предыдущих этапов.
«Ломать молекулярный азот требовал много энергии и был evolutionarily сложным переходом,» примечания Blankenship. «Даже самый основной комплекс nitrogenase который мы имеем сегодня изумительн изощренн и напористо очень дорог системы. Он нет что-то которое как раз хлопнуло бы вверх из нигде.»