그 증거는 단백질에 있다:테스트는 모든 생명체에 대한 보편적 공통 조상을 지원한다
결국 나무,벌,인간을 낳은 원시 바다의 유명한 거품에 떠 있는 지구 최초의 생명체는 단지 대중적인 다윈의 자만심일 뿐만 아니라 많은 연구자들이 그들의 연구의 기초의 일부로 의존하는 필수적인 생물학적 전제이다.
19 세기에 찰스 다윈은 모든 포유류나 동물에 공통 조상이 있을 수 있다고 제안했고,지구상의 모든 생명체(식물,동물,박테리아)에 공통 조상이 있을 가능성이 있다고 제안했던 다른 사람들을 넘어섰다.
새로운 통계 분석은 이 가정을 벤치로 가져가 물만 보유할 뿐만 아니라 압도적으로 건전하다는 것을 발견한다.
유전자의 발견과 해독을 통해 모든 생명체는 하나의 공통 유기체 또는 적어도 하나의 기초 종으로부터 유래되었다는 것이 이미 명백하지 않았는가? 아니,더글러스 테오 발드,브랜다이스대학의 생화학 조교수이자 새로운 연구의 저자는 말한다,자연의 5 월 13 일 문제에 자세히 설명. (과학 미국 자연 출판 그룹의 일부입니다. 사실,그는”내가 그것에 들어갔을 때,나는 그 대답이 무엇인지 정말로 몰랐다.”
진화를 공식적으로 시험하는 어려움에도 불구하고—특히 옛날부터 생명체의 출현까지—테오발드는 생명의 세 가지 주요 부문(진핵 생물,박테리아 및 고세균)에 걸쳐 보편적으로 보존 된 23 개의 단백질에서 아미노산 서열에 대한 엄격한 통계 분석을 수행 할 수있었습니다. 이러한 서열을 다양한 관계형 및 진화 적 모델에 연결함으로써 그는 보편적 인 공통 조상이 적어도 10^2,860 이 가장 가능성이 높은 다음 시나리오(여러 개의 별도 조상 포함)보다 현대의 단백질 서열 차이를 생성 할 가능성이 더 높다는 것을 발견했습니다.*
“진화는 테스트 할 수있는 곳에서 잘한다”데이비드 페니,뉴질랜드 메시 대학의 분자 생명 과학 연구소의 이론 생물학 교수 및 첨부 사설의 공동 저자는 말한다. 그러나 그는 진화가”과거에 대한 테스트 가능한 예측(특히 양적 예측)”을 까다롭게 만들 수 있다고 지적합니다. “테오발드가 공식적인 시험을 고안 할 수 있다는 것은 훌륭했습니다…. 그것은 아마도 가설의 공식적인 평가에서 예상되는 것의 점프로 이어질 것이고,그것은 모든 사람들에게 도움이 될 것입니다.”
공통 조상 신설
유전자의 보편성에 대한 20 세기 중반의 발견은 지구상의 모든 알려진 생명체에 대해 하나의 보편적 공통 조상이 있다는 것을 대중 문화와 학문 문화에 확립하는 측면에서”사람들을 위해 정말로 그것을 못을 박았다”고 테오발드는 말한다. 그 이후로”그것은 사실로 널리 가정되었습니다.”라고 그는 말합니다.
그러나 지난 수십 년 동안 일부 서클에서 새로운 의심이 나타났습니다. 미생물 학자들은 단순한 생명체의 유전 적 행동에 대한 더 나은 이해를 얻었으며,이는 한 세대에서 다음 세대로 유전자의 전형적인 수직 전달보다 훨씬 더 비정질 일 수 있습니다. 박테리아와 바이러스와 같은 미생물이 개인들 사이에서 그리고 심지어 종들 사이에서 유전자를 옆으로 교환 할 수있는 능력은 진화의지도에 대한 기본적인 구조적 이해의 일부를 변화시킨다. 수평 유전자 전달을 통해 유전자 서명은 가지 사이를 신속하게 이동하여 전통적인 나무를 얽힌 웹으로 빠르게 전환 할 수 있습니다. 이 역동적 인”이 생명 나무 모델에 의심을 던집니다.”라고 테오발드는 말합니다. 그리고”일단 당신이 그것에 의심을 던지면,그것은 공통 조상에도 의심을 던집니다.”
고세균이 박테리아와 진핵 생물 외에도 생명의 세 번째 주요 영역으로 발견됨에 따라 많은 미생물 학자들은 전반적으로 단일 공통 조상을 더욱 의심하게되었습니다.
진화에 대한 시험
다른 연구자들은 페니가 여러 척추 동물 종의 관계를 테스트 한 유사한 1982 년 통계 분석을 포함하여 삶의 특정 부분을 시험에 적용했다. 테오발드는이 논문을”멋지지만 문제는 그들이 보편적 인 조상을 시험하지 않는다는 것입니다. 그러나 유전자 분석과 통계력의 발전으로 테오발드는 모든 생명체에 대해 보다 포괄적인 테스트를 만들 수 있는 방법을 모색했다.
그의 연구 과정에서 테오발드는 분자 생물학에서 공통적이지만”거의 다루기 힘든 진화 문제”에 부딪쳤다. 단백질과 같은 많은 거대 분자는 유사한 3 차원 구조를 가지고 있지만 매우 다른 유전 적 서열을 가지고 있습니다. 그를 괴롭혀 질문은: 이러한 유사한 구조가 수렴 진화 또는 공통 조상의 증거의 예였습니까?
“공통 조상에 대한 모든 고전적인 증거는 질적이며 공유 된 유사성에 근거합니다.”라고 테오발드는 말합니다. 그는 이러한 유사성에 초점을 맞추는 것이 과학자들을 잘못 이끌었는지 알아 내려고했습니다.
버려진 가정
대부분의 사람들과 심지어 과학자들은 유전 적 유사성이 공통 관계 또는 조상을 암시한다는 전제하에 활동한다. 그러나 육체적 인 외관이나 구조의 유사성과 마찬가지로 이러한 가정은”비판받을 수있다”고 테오발드는 말한다. 자연 선택은 포섬과 거미 원숭이의 잡기 쉬운 이야기 또는 개미 핥기와 아르마딜로의 길고 끈적 끈적한 곤충을 먹는 혀와 같은 수렴적인 물리적 진화의 수많은 예를 제공했습니다. 그리고 그 위에 수평 유전자 전달과 함께,유사한 인수는 유전자 시퀀스를 만들 수 있습니다.
“나는 정말로 한 걸음 뒤로 물러나 이 분석을 할 때 가능한 한 적게 가정하려고 노력했다”고 테오발드는 말한다. 그는 수평 유전자 전달을 고려한 모델과 그렇지 않은 모델을 포함하여 다양한 통계적 진화 모델을 실행했습니다. 그리고 수평 유전자 전달을 차지 모델은 보편적 인 공통 조상에 대한 가장 통계적 지원을 제공 결국.
어두운 기원
테오발드는 그의 가장 놀라운 결과는”그들이 공통 조상을 얼마나 강력하게지지하는지.”단순히 오랜 가정을 뒷받침하는 것에 실망하기보다는 적어도”우리가 올바른 길을 가고 있다는 것을 아는 것이 항상 좋습니다.”
이러한 발견은 보편적 공통 조상이 초기 진화 역학에 대한”생명의 나무”패턴을 확립한다는 것을 의미하지는 않습니다. 그러나 그들은”삶의 웹”구조를 추론하지 않습니다. 트리 대 웹 논쟁은”진화 생물학에서 지금 매우 논란의 여지가있다”고 테오발드는 말한다.
남은 또 다른 큰 미지수 중 하나는 이 보편적 공통 조상이 살았을 때,그리고 그것이 어떻게 생겼는지입니다. 테오발드는 또한 보편적 공통 조상에 대한 지원이 생명이 한 번 이상 독립적으로 출현한다는 생각을 배제하지 않는다고 지적한다. 다른 경우,완전히 별개의 혈통이 등장 않았다,하나,그들은 멸종 또는 아직 발견되지 않은 남아 중 하나.
연구는 아마도 초기 진화의 이러한 어스레 한 구석으로 밀어 넣을 것입니다,페니 노트,”과학자들은 결코 만족하지 않습니다.”그는 연구자들이 유전자가 인수되기 전에 더 일찍 다시 분류하고 유전자좌의 초기 진화 단계를 평가하려고 시도 할 것으로 기대한다.
좀 더 기초적인 수준에서,페니는 신문이 조상의 가정에 대한 평가를 끝내서는 안된다고 말한다. 대신”우리는 가능한 모든 가설을 생각한 적이 없다”는 것을 상기시켜야합니다. “그래서 우리는 우리가 아직 생각하지 않은 몇 가지 새로운 접근 방식을 고려 중지해서는 안됩니다.”
*에라툼(5/13/10):이 문장은 출판 후 변경되었습니다. 그것은 원래 보편적 인 공통 조상이 10 배 이상 가능성이 높다고 말했습니다.
