Sciencemag.cz
Doporučujeme
Počátky genetického kódu jsou předmětem řady sporů. Předpokládáme, že některé aminokyseliny jsou evolučně starší, jiné byly do kódu zařazeny až později. To tedy v období předcházejícím poslednímu společnému předkovi všech dnes žijících organismů (LUCA). Dnešní život má genetický kód prakticky totožný, takový, jaký měla už LUCA. Ale co předtím?
Viz například:
Vznik a evoluce genetického kódu
Nová studie má zpochybňovat dosud existující konsensus o pořadí aminokyselin. A tvrdí i řadu dalších věcí. Konkrétně:
– raný život dával přednost aminokyselinám s menšími molekulami před většími a složitějšími, které byly přidány později;
– aminokyseliny, které se vážou na kovy, se staly součástí kódu mnohem dříve, než se dosud předpokládalo;
– dnešní genetický kód „není první“, pravděpodobně vznikl po jiných kódech, které mezitím zanikly.
Studie mj. kritizuje slavný Urey-Millerův experiment z roku 1952, který se pokoušel simulovat podmínky na rané Zemi. Respektive předmětem kritiky není pokus sám o sobě, ale to, co se z něho dále vyvozuje. Předpokládá se třeba, že aminokyseliny vzniklé v pokusu byly přítomné již před vznikem života, vznikají snadno i abioticky, a proto jsou součástí kódu déle. Problém je ale např. v tom, že do reakční směsi nebyla přidána síra/sirné sloučeniny. Těžko se tedy mohly utvořit sirné aminokyseliny, to ale neznamená, že je život začal využívat až později. Z čehož pak může vyplývat i něco pro astrobiologii (biosignatury v podobě sirných sloučenin na Europě či Enceladu atd.).
Vědci (hlavní autorka studie Sawsan Wehbi z University of Arizona) použili novou metodu k analýze sekvencí aminokyselin napříč celým stromem života až k poslednímu společnému předkovi LUCA. Na rozdíl od předchozích studií, které využívaly sekvence proteinů v plné délce, se zaměřili na kratší úseky – proteinové domény (strukturní části proteinů). Proteinové domény mají/mohou předcházet současným proteinům (v průvodní tiskové zprávě je dokonce přirovnání asi jako kola předcházejí automobilům a mohou se používat mnoha různými způsoby; subjektivně mi to nepřijde jako vhodná metafora).
Můžeme říct, že domény společné všem dnešním organismům budou pocházet od LUCA (respektive z ještě hlubší minulosti). A další argument zní, že aminokyseliny, které se v těchto doménách objevují přednostně (jsou zastoupeny nejčastěji), byly nejspíš do kódu zahrnuty dříve (jsou „esenciálnější“).
Průvodní tisková zpráva ke studii praví: „Tým identifikoval více než 400 rodin sekvencí pocházejících z období LUCA. Více než 100 z nich vzniklo ještě dříve a diverzifikovalo se již před LUCA. Ukázalo se, že tyto sekvence obsahují více aminokyselin s aromatickou kruhovou strukturou, jako je tryptofan a tyrosin, přestože tyto aminokyseliny byly do našeho kódu zařazeny až později.“ (Poznámka PH: zde jsem se poněkud ztratil, je to jakoby proti logickému argumentu, na němž to celé stojí.) Z čehož dále má vyplývat, že aromatické kruhy měly být součástí nějakých starších genetických kódů, které tomu současnému předcházely a zanikly. (Poznámka: Aromatické aminokyseliny histidin, fenylalanin, tryptofan, a tyrosin se obecně pokládají za evolučně mladší.)
Sawsan Wehbi et al, Order of amino acid recruitment into the genetic code resolved by last universal common ancestor’s protein domains, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2410311121
Zdroj: University of Arizona / Phys.org
Na toto téma je podle mého názoru extrémně zajímavá přednáška z Biologických čtvrtků ve Viničné.
Klára Hlouchová: Náhoda, nebo nutnost? – Proč právě našich dvacet aminokyselin
(V diskusi zde např. o poslední aminokyselině zařazené do kódu, podařilo by se třeba vytvořit organismy, které by se bez ní zcela obešly?)
