Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Proces ewolucji wydaje się być prosty. Osobniki nieprzystosowane do życia w danym środowisku giną, zaś te uwarunkowane korzystnie zaczynają dominować w populacji. O ile jednak zmiany takie jak np. skracanie się ogona mogą zachodzić u kolejnych pokoleń stopniowo, o tyle wyjaśnienie zmian skokowych, takich jak np. pojawienia się dodatkowej pary odnóży, jest znacznie trudniejsze. Amerykańscy badacze twierdzą jednak, że poznali możliwe wytłumaczenie tego procesu.

Do odkrycia doszło podczas badania laseczek siennych (Bacillus subtilis). Autorzy studium, badacze z Caltech oraz Temple Unviersity, chcieli sprawdzić, jakie będą konsekwencje zaburzenia procesu wytwarzania przez nie endospor, czyli form przetrwalnych umożliwiających bakterii przeżycie nawet wtedy, gdy sama komórka obumrze z powodu niekorzystnych warunków środowiska.

W typowej komórce B. subtilis znajduje się pojedyncza endospora. Aby nie narażać bakterii na marnowanie energii podczas wytwarzania kolejnych, endospora uwalnia substancję działającą niczym hormon informujący o jej istnieniu oraz blokującą wytwarzanie nowej formy przetrwalnej. Badacze postanowili jednak sprawdzić, co się stanie, gdy do jednego z genów odpowiedzialnych za ten proces wkradnie się mutacja.

Jak się okazało, istnieją aż cztery możliwe efekty opisywanego uszkodzenia:
1. Brak zmian, tzn. wytworzenie dwóch kopii DNA, z których jedna zostaje włączona do powstającej endospory
2. Wytworzenie trzech kopii DNA i tylko jednej endospory
3. Wytworzenie dwóch kopii DNA i dwóch nieprawidłowych endospor (w tym przypadku ginęła zarówno komórka, jak i wadliwe endospory)
4. Wytworzenie trzech kopii DNA i dwóch endospor

Jak łatwo zauważyć, zmiana liczby form przetrwalnych jest typową zmianą skokową, podobną np. do zmiany liczby zębów u ssaków. Jest ona jednak możliwa dzięki tzw. niepełnej penetracji, czyli pojawianiu się różnych efektów tej samej mutacji u różnych osobników. Konsekwencją tego zjawiska jest istnienie osobników różniących się między sobą pomimo posiadania identycznego genomu. Dopiero później populacja staje się bardziej jednorodna.

Oczywiście należy pamiętać, że prosty eksperyment na bakteriach nie musi mieć dokładnego odzwierciedlenia w przypadku organizmów wyżej zorganizowanych. Jego wyniki są jednak interesującym dowodem na to, że pojawianie się nawet dość radykalnych zmian w fizjologii bądź wyglądzie organizmów jest jak najbardziej możliwe. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jest ona jednak możliwa dzięki tzw. niepełnej penetracji, czyli pojawianiu się różnych efektów tej samej mutacji u różnych osobników. Konsekwencją tego zjawiska jest istnienie osobników różniących się między sobą pomimo posiadania identycznego genomu.

 

A to spora ciekawostka. Randomem to leci czy też co mogło mieć wpływ na wybór opcji? Drobna niejednorodność warunków środowiskowych? Chyba, że te osobniki nie były klonami i różniły się w innych genach, przez co równowaga wewnątrzkomórkowa była inna.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Spodziewam się, że ten, kto znajdzie odpowiedź na to pytanie, zdobędzie po paru latach Nagrodę Nobla :P

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jak Kościół katolicki odnosi się do teorii ewolucji Darwina? Od czasu otwarcia archiwów Świętego Oficjum w 1997 roku możliwe stało się poznanie tego zagadnienia w sposób obiektywny i całościowy.
      „Kościół a ewolucja” ukazuje jasny i kompletny obraz kontrowersji wokół teorii Darwina w teologii katolickiej i w świecie nauk przyrodniczych. Wyjaśnia m.in. czym jest teoria inteligentnego projektu, czym teistyczny ewolucjonizm, a czym kreacjonizm. Pomimo tego, że napisana jest jako praca naukowa utrzymana została w lekkim i przystępnym stylu.
      Czytając ją, prześledzisz debaty dziewiętnastowiecznych teologów i wypowiedzi współczesnych papieży. Dowiesz się, co na temat ewolucji mówi kard. Ch. Schönborn oraz dlaczego jego stanowisko skrytykował bp J. Życiński. Książka Michała Chaberka skierowane jest do wszystkich odważnych ludzi, którzy nie boją się myśleć.
      Ze strony wydawnictwa można pobrać plik ze spisem treści [PDF] oraz fragmentem książki [PDF].
      O autorze:
      Michał Chaberek – dominikanin, (ur. w 1980 r. w Gdańsku) – studiował zarządzanie na Uniwersytecie Gdańskim oraz teologię w Kolegium Dominikanów w Warszawie i Krakowie. W 2007 roku przyjął święcenia kapłańskie. Trzy lata pracował w Lublinie, pełniąc posługę duszpasterza akademickiego, katechety i rekolekcjonisty. W 2011 obronił doktorat z teologii fundamentalnej na UKSW. W tym samym roku uczestniczył w elitarnym seminarium naukowym organizowanym przez Discovery Institute w Seattle. Interesuje się teorią inteligentnego projektu, historią teologii i nauczaniem św. Tomasza z Akwinu. Mieszka w Warszawie.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Bakteryjne biofilmy rozszerzają się, zajmując coraz większą powierzchnię szkliwa czy cewnika, wykorzystując do tego macierz pozakomórkową (ang. extracellular matrix, ECM). "Podkręca" ona ciśnienie osmotyczne w jego obrębie, prowadząc do pobierania z zewnątrz wody i wzrostu objętości. Naukowcy z Uniwersytetu Harvarda ustalili, że mechanizm ten może prowadzić nawet do 5-krotnego skoku promienia niektórych biofilmów w ciągu zaledwie doby (PNAS).
      Nasze studium zadaje kłam popularnemu obrazowi biofilmów jako osiadłych społeczności, pokazując, jak jego komórki współpracują, by skolonizować jakąś powierzchnię - podkreśla Agnese Seminara.
      Na podstawie składu i antybiotykooporności wyróżniono kilka rodzajów biofilmów. Dotąd jednak nie wiedziano, jaką funkcję w zakresie ruchu komórek na zewnątrz spełniają wici oraz ECM.
      Choć obecność wici wiązano z większą zdolnością do poruszania się, najnowsze badania Amerykanów pokazały, że w nieznacznym stopniu sprzyjają powstawaniu biofilmu. Gdy zespół Seminary wyhodował zmutowane bakterie pozbawione wici, rozprzestrzeniały się niemal z taką samą prędkością, co niemodyfikowane mikroorganizmy typu dzikiego. Kiedy jednak mutanty nie były w stanie wydzielać ECM, wzrost biofilmu został powstrzymany.
      Amerykanie prowadzili badania na laseczkach siennych (Bacillus subtilis), występujących pospolicie zwłaszcza w glebie. Spekulowali, że istnieje związek między rozrostem biofilmu a zapotrzebowaniem na składniki odżywcze. Ponieważ biofilmy wchłaniają je za pomocą powierzchni wchodzącej w kontakt ze środowiskiem, wzrost w pionie może zachodzić wyłącznie do osiągnięcia określonego stosunku powierzchni do objętości. Potem nie da się odpowiednio odżywić każdej komórki, dlatego trzeba się rozciągnąć na boki. Ostateczna zmiana kształtu biofilmu zależy od wchłaniania wody pod wpływem zwiększonego ciśnienia osmotycznego i rozchodzenia komórek w poziomie.
      Seminara i Michael Brenner stworzyli również model matematyczny, który odzwierciedlał wiele poczynionych obserwacji. Udało się wyznaczyć krytyczny moment, kiedy zaczyna się horyzontalny ruch masy. Rodzi się naturalne w tej sytuacji pytanie: czy bakterie aktywnie kontrolują ekspansję biofilmu i mogą go skierować do wybranych celów? Odpowiedź dotyczącą manipulowania środowiskiem przez mikroby poznamy jednak dopiero po zakończeniu kolejnych badań...
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy od dziesięcioleci spierają się, dlaczego języki ewoluują. Wybitny językoznawca, Noam Chomsky uważa, że języki nie wyewoluowały po to, by ludzie mogli się komunikować. Ta funkcja to jedynie produkt uboczny prawdziwego celu pojawienia się języków, jakim ma być zapewnienie możliwości myślenia, ustrukturyzowania myśli.
      Dowodem na potwierdzenie tej teorii ma być istnienie wyrazów mających wiele znaczeń. W systemie, który służyłby komunikacji, takie słowa powinny być eliminowane, by nie utrudniać wzajemnego rozumienia się, nie powodować pomyłek.
      Teraz naukowcy z MIT-u wysunęli inną teorię. Twierdzą, że słowa o wielu znaczeniach istnieją po to, by komunikacja była bardziej efektywna. By można było używać tych samych krótkich dźwięków na oznaczanie różnych rzeczy. Zauważają, że pomyłek można uniknąć, gdyż w zdecydowanej większości przypadków z kontekstu wynika, o które znaczenie danego słowa chodzi.
      „Ludzie mówią, że wieloznaczność to problem w komunikowaniu się. Ale gdy zrozumiemy, że kontekst usuwa wieloznaczność, wówczas przestaje ona być problemem. Staje się czymś przydatnym, ponieważ pozwala na wykorzystywanie tych samych wyrazów w różnych kontekstach“ - mówi profesor Ted Gibson.
      Naukowcy hipotetyzują, że słowa o wielu znaczeniach to takie, które są najłatwiejsze do przetwarzania w procesie mowy. Dlatego też mają dużo znaczeń - ich wykorzystywanie jest bowiem najbardziej efektywne. Uczeni stwierdzili, że jeśli mają rację, to wyrazy o mniejszej liczbie sylab, łatwiejszej wymowie i częstszym występowaniu powinny mieć więcej znaczeń niż inne słowa.
      Aby sprawdzić swoje przypuszczenie Gibson i współpracujący z nim Steven Piantadosi i Harry Tily, zbadali słowniki języków angielskiego, holenderskiego i niemieckiego. Porównując właściwości wyrazów z liczbą ich znaczeń stwierdzili, że ich przepuszczenia były prawdziwe. Wyrazy częściej występujące, o mniejszej liczbie sylab i lepiej pasujące do dźwięków typowych dla danego języka, miały więcej znaczeń niż inne wyrazy.
      Naukowcy wyjaśniają, że w procesie komunikacji nadawca jest zainteresowany przekazaniem jak największej liczby informacji za pomocą jak najmniejszej liczby słów, a odbiorcę interesuje jak najpełniejsze i najdokładniejsze zrozumienie przekazu. Jednak, jak zauważają uczeni, bardziej ekonomicznym jest wymuszenie na odbiorcy, by pewne informacje wnioskował z kontekstu, niż wymaganie od nadawcy, by wszystko dokładnie wyjaśniał. W ten sposób powstaje system, w którym „najłatwiejsze“ wyrazy mają więcej znaczeń, gdyż z kontekstu wynika to właściwe.
      Tom Wasow, profesor językoznawstwa i filozofii z Uniwersytetu Stanforda uważa prace uczonych z MIT-u za bardzo ważne. „Można by się spodziewać, że skoro języki podlegają ciągłej ewolucji, to będzie z nich usuwana niejednoznaczność. Jednak gdy przyjrzymy sie językom naturalnym zauważymy, że w dużej mierze są one niejednoznaczne. Wyrazy mają wiele znaczeń, istnieje wiele sposobów na ich ułożenie w ciąg wypowiedzi... Badania te przyniosły naprawdę ważkie argumenty wyjaśniające, dlaczego niejednoznaczność jest w procesie komunikacji czymś funkcjonalnym, a nie dysfunkcyjnym“.
      Piantadosi zauważa, że spostrzeżenia jego i jego kolegów mają olbrzymie znaczenie dla specjalistów pracujących nad rozumieniem języka naturalnego przez maszyny. Ludzie bardzo dobrze radzą sobie z wieloznacznością, jednak dla komputerów jest to bardzo poważny problem. Gibson zauważa jednak, że eksperci od dawna zdają sobie sprawę z wyzwań, jakie stoją przed maszynami, a dzięki badaniom zespołu z MIT-u zyskali lepsze teoretyczne i ewolucyjne wyjaśnienie istnienia wieloznaczności.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcom udało się zrekonstruować ważną część genomu historycznego patogenu - bakterii odpowiedzialnej za czarną śmierć, czyli epidemię dżumy, która spustoszyła Europę w XIV w. Na łamach Nature zaprezentowano nową metodę postępowania ze zniszczonymi fragmentami DNA, wypróbowaną na wariancie Yersinia pestis.
      Zaczęło się od drobnych elementów układanki, lecz dość szybko prace objęły odtwarzanie i sekwencjonowanie większych partii genomu. Wyniki kanadyjsko-niemiecko-amerykańskiego zespołu są niezwykle ważne, ponieważ pozwalają prześledzić ewolucję i zmiany zjadliwości patogenu na przestrzeni 660 lat, a to wiedza niezwykle przydatna z punktu widzenia zarządzania współczesnymi epidemiami.
      Dane genomiczne pokazują, że ten szczep bakteryjny, albo wariant, jest przodkiem wszystkich [bakterii] dżumy, jakie mamy teraz na świecie. Każdy współczesny wybuch epidemii to wynik działalności potomków średniowiecznej dżumy. Zrozumienie ewolucji tego zabójczego patogenu wprowadza nas w nową erę badań nad chorobami zakaźnymi - uważa genetyk Hendrik Poinar z McMaster University.
      Johannes Krause z Uniwersytetu w Tybindze przekonuje, że za pomocą metody wypróbowanej na Y. pestis będzie można w przyszłości odtworzyć genomy innych historycznych patogenów.
      Po wstępnym zbadaniu szczątków ponad 100 osób, ostatecznie naukowcy skupili się na miazdze zębowej 5 najbardziej obiecujących szkieletów z masowego grobu w przy drodze East Smithfield w Londynie. Jako pierwsi bezspornie wykazali, że za czarną śmierć odpowiadały właśnie pałeczki Y. pestis. Choć bakterie były obecne w średniowiecznych próbkach, wcześniejsze rezultaty odrzucono ze względu na zanieczyszczenia współczesnym DNA, m.in. bakterii glebowych.
      Międzynarodowej ekipie udało się odkodować niewielki plazmid pPCP1, który odpowiada za syntezę proteazy serynowej Pla (warunkuje ona inwazyjność patogenu, m.in. zdolność wnikania do komórek nabłonka). Dr Krause zastosował metodę molekularnego poławiania "wzbogaconych" fragmentów DNA pałeczek dżumy, które później poddawano sekwencjonowaniu. Okazało się, że plazmid pPCP1 jest identyczny jak u współczesnych Y. pestis. Oznacza to, że przynajmniej ta część informacji genetycznej niewiele się zmieniła na przestrzeni ubiegłych 600 lat.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Obecnie ludzie odbierają świat przez pięć zmysłów, ale jeden z naszych przodków wyposażony był również w szósty zmysł - elektrorecepcję.
      W najnowszym numerze Nature Communications ukazały się wyniki studium obejmującego 25 lat prac nad ewolucją kręgowców. Wynika z nich, że zdecydowana większość kręgowców, około 30 000 gatunków zwierząt lądowych (w tym człowiek) oraz niemal taka sama liczba gatunków ryb promieniopłetwych, pochodzi od wspólnego przodka, który posiadał zdolność do elektrorecepcji czyli wyczuwania słabego pola elektrycznego.
      Tym przodkiem była prawdopodobnie drapieżna ryba o dobrym wzroku, rozwiniętych szczękach i zębach oraz z linią boczną służącą do wykrywania pola elektrycznego. Stworzenie takie żyło około 500 milionów lat temu.
      Willy Bernis, profesor ekologii i biologii ewolucyjnej z Cornell University wyjaśnia, że przed setkami milionów lat doszło do ważnego podziału w drzewie ewolucyjnym kręgowców. Powstały wówczas dwie linie. Jedna, która dała początek rybom promieniopłetwym (actinopterygii) i druga, która zapoczątkowała ryby mięśniopłetwe (sarcopterygii). Te drugie z czasem wyszły na ląd, dając początek lądowym kręgowcom. W procesie przystosowywania się do życia na lądzie, kręgowce utraciły zmysł elektrorecepcji.
      Jednak niektóre z promieniopłetwych wciąż go zachowały.  Na przykład wiosłonosowate, które w skórze głowy mają około 70 000 elektroreceptorów, mogą poszczycić się jednym z najlepszych zmysłów tego typu.
      Dotychczas jednak nie było jasne, czy występowanie elektrorecepcji wśród różnych zwierząt świadczy o istnieniu wspólnego przodka, czy też zmysły te wyewoluowały niezależnie.
      Naukowcy zbadali więc dwa gatunki: ambystomę meksykańską, płaza, który jest przedstawicielem linii ewolucyjnej prowadzącej do pojawienia się kręgowców lądowych oraz wiosłonosowate, z linii promieniopłetwych. Odkryli, że elektroreceptory u obu gatunków powstają według tego samego wzorca z tej samej tkanki embrionalnej, co wskazuje na istnienie wspólnego przodka.
      Uczeni próbują teraz dowiedzieć się, jak mógł wyglądać ten wspólny przodek.
×
×
  • Create New...