Частота мутаций первых форм жизни на Земле была в 4 тысячи раз быстрее, чем можно наблюдать сегодня. Биологи говорят: это означает, что эволюция шла на удивление быстрыми темпами.
Спонтанные мутации
Популярная гипотеза видит причину мутаций в воздействии радиации и токсической слизи. Но спонтанные мутации также играют важную роль. Наиболее спонтанные генетические мутации вызваны дезаминированием цитозина. Это утрата аминогруппой (простые азотосодержащие углеводороды) цитозина – одного из четырех оснований, которые составляют алфавит ДНК.
Этот процесс превращает цитозин в тимин, что изменяет код ДНК и полученные белки. Скорость дезаминирования цитозина повышается с ростом температуры. Так как жизнь на Земле впервые появилась в то время, когда температура была значительно выше, мутации должны были быть более частыми.
Хотя это рассуждение не ново, команда исследователей во главе с профессором Ричардом Вулфенденом из университета Северной Каролины, США, определили скорости этих мутаций, и эти цифры оказались необычными.
Влияние температуры
При более высоких температурах, которые, похоже, преобладали на ранних этапах жизни, эволюция постоянно двигалась вперед. Вулфенден сравнил оценки температуры Земли в момент появления жизни с измерениями температурных эффектов.
Последние данные из образцов горных пород указывают на то, что первые формы жизни на Земле возникли уже 4,1 миллиарда лет назад, причем это произошло практически в мгновении ока, после появления жидкого океана. В то время на Зеле было еще очень жарко. На самом деле жизнь на планете зародилась почти сразу после того, как температура охладилась до точки, где были возможными эти изменения.
Исследователи указывают на те виды живых существ, которые и сегодня лучше всего развиваются при температурах, близких к точке кипения воды. Также были открыты организмы, которые процветают при 121 градусе Цельсия. Несмотря на то что это могут быть современные адаптации, реконструкция белков предков с аминокислотными последовательностями, выявленная на основании анализа их современных "потомков", является на удивление термостабильной. Их температура плавления на 30 градусов выше, чем у современных.
Частота мутаций
Предыдущие изменения были сделаны на основании темпа, при которых цитозин дезаминирует при более высоких температурах, но исследователи рассмотрели, как объединяются изменения температуры и кислотности, чтобы воздействовать на его молекулы. Хотя кислотность также имела значение в рамках проведения эксперимента, на сегодняшний день температура оказалась более важным фактором.
Мутации на основе цитозина, которые происходили при температуре 100 градусов, были в 4000 раз быстрее современных. Для исследователей такой вывод был удивительным. Они догадывались, что частота древних мутаций была выше, но не предполагали таких цифр. Кроме того, некоторые другие источники спонтанных мутаций даже больше зависят от температуры, чем цитозин.
Пока неясно как организмы, которые есть и сейчас, смогли выжить, когда столкнулись с таким сильным нарушением собственных генов. Однако работа исследователей дает представление о том, как новые формы жизни могли так быстро развиваться.
