Z Punktu Widzenia Ptaków, Ludzi - Daltonizm. Jak Pojawiło Się Widzenie Kolorów. - Alternatywny Widok

Spisu treści:

Z Punktu Widzenia Ptaków, Ludzi - Daltonizm. Jak Pojawiło Się Widzenie Kolorów. - Alternatywny Widok
Z Punktu Widzenia Ptaków, Ludzi - Daltonizm. Jak Pojawiło Się Widzenie Kolorów. - Alternatywny Widok

Wideo: Z Punktu Widzenia Ptaków, Ludzi - Daltonizm. Jak Pojawiło Się Widzenie Kolorów. - Alternatywny Widok

Wideo: Z Punktu Widzenia Ptaków, Ludzi - Daltonizm. Jak Pojawiło Się Widzenie Kolorów. - Alternatywny Widok
Wideo: JAK widzą DALTONIŚCI? 👁 2024, Marzec
Anonim

Przez długi czas otwarte było pytanie, jak w wyniku przypadkowych zmian (mutacji) w genomie istot żywych pojawiają się nowe informacje. Jednak naukowcy wciąż byli w stanie dowiedzieć się, w jaki sposób zachodzi ekspansja i uzupełnienie genomu. Jednym z najważniejszych mechanizmów pozyskiwania nowych informacji jest proces duplikacji genów

Na zdjęciu: orzeł bielik. Widzi świat w szerszej gamie kolorów niż człowiek.

Mówi o nim Aleksander Markow, doktor nauk biologicznych, główny pracownik naukowy Instytutu Paleontologii Rosyjskiej Akademii Nauk.

Jak nowe odkrycia w dziedzinie genetyki pozwalają nam zrozumieć mechanizm pojawiania się nowych genów i nowych właściwości w organizmie?

- Jeden z najbardziej typowych argumentów ludzi, którzy zaprzeczają ewolucji, brzmi mniej więcej tak: nie możemy sobie wyobrazić, jak mogą powstać nowe informacje w wyniku przypadkowych mutacji w genomie. Wielu wydaje się intuicyjnie, że przypadkowe zmiany dokonane na przykład w jakimś tekście nie mogą tworzyć nowych informacji. Mogą tylko przynieść hałas lub chaos. Tymczasem nauka już dziś doskonale zdaje sobie sprawę, jak w toku ewolucji pojawiają się nowe informacje w genomie, nowe geny, nowe funkcje, nowe cechy organizmu i tak dalej. A jednym z najważniejszych mechanizmów powstawania nowej informacji genetycznej jest duplikacja genów i późniejszy podział funkcji między nimi. Pomysł jest bardzo prosty: był jeden gen, teraz są dwa w wyniku przypadkowej mutacji. Początkowo geny są takie same. A potem w wyniku nagromadzenia przypadkowych mutacji w dwóch kopiach tego genu stają się one nieco inne i jest szansa, że będą dzielić między sobą funkcje.

Podaj przykład pojawienia się nowego genu

- Teraz jest wiele dobrze zbadanych przykładów. Ogólnie rzecz biorąc, sam ten pomysł jest dość stary. W latach trzydziestych XX wieku wielki biolog, genetyk John Haldwin zasugerował, że duplikacja, czyli duplikacja genów, odgrywa ważną rolę w powstawaniu innowacji ewolucyjnych. A w ostatnich latach, w związku z rozwojem genetyki molekularnej, czytaniem genomów, pojawiło się wiele przekonujących przykładów, dobrych ilustracji tego, jak to się właściwie dzieje. Jedna z najjaśniejszych wiąże się z ewolucją widzenia barwnego u ssaków, a raczej szerzej, u kręgowców lądowych. Kiedy kręgowce lądowe pojawiły się po raz pierwszy, przybyły na ląd w okresie dewonu, nadal posiadały tzw. Widzenie tetrochromatyczne, które powstało na poziomie ryb. Co to znaczy? Widzenie kolorów determinują światłoczułe białka siatkówki - są takie komórki czopków,które są odpowiedzialne za widzenie kolorów, aw tych czopkach znajdują się wrażliwe na światło białka zwane opsyny. Ryby, z których wyewoluowały kręgowce, i pierwsze kręgowce lądowe miały cztery takie działania. Każdy opsin jest dostrojony do określonej długości fali.

Czy można powiedzieć, że ryby widzą dokładnie cztery kolory?

Film promocyjny:

- Nie oznacza to, że dana opsyna reaguje tylko na daną falę, to znaczy, że dana długość fali najbardziej ją wzbudza, a im bardziej się różni, tym słabiej reaguje. Tetrachromatyczny system widzenia barwnego jest systemem bardzo dobrym, daje bardzo wyraźne rozróżnienie odcieni całego spektrum, a u wielu współczesnych kręgowców został zachowany np. U ptaków. Ptaki świetnie rozróżniają kolory, najwyraźniej lepiej niż my. Wiele z nich widzi w zakresie ultrafioletu, niektóre gatunki mają wzory UV na swoim upierzeniu. I być może ptaki uznały system transmisji kolorów naszych telewizorów i monitorów za wyjątkowo słaby. Ponieważ używamy systemu trójchromatycznego, mieszając trzy kolory - nasza wizja układa się w ten sam sposób. Ptak ma cztery, a nie trzy.

Oznacza to, że ludzie w porównaniu z ptakami widzą świat bardziej prymitywny

- Z punktu widzenia ptaków jesteśmy trochę daltonistami. Jak powiedziałem, u ludzi układ trójchromatyczny to trzy opsy dostrojone do trzech różnych fal. Jeden dla niebieskiego, drugi dla zielonego, a trzeci przesunięty w kierunku żółtego. Ale najciekawsze jest to, że inne ssaki, oprócz ludzi i małp, mają wizję dichromatyczną, mają tylko dwie opsy. Nie mają trzeciego, który jest najbliżej czerwonego końca widma, dlatego odróżniają niebieski od zielonego, ale nie odróżniają zielonego od czerwonego. Jak to się stało? Dlaczego ssaki straciły dwie opsy?

Wiadomo, że przodkowie mieli cztery, a ssaki dwie opsy. Najwyraźniej utrata dwóch opsynów wiązała się z tym, że u zarania swojej historii ssaki przestawiły się na nocny tryb życia. Dlaczego przeszli na nocny tryb życia? Wynikało to z perypetii długiej rywalizacji między dwiema głównymi liniami ewolucyjnymi kręgowców lądowych. Te linie nazywane są synapsydami i diapsydami. Linia synapsydów to jaszczurki podobne do zwierząt, gady podobne do zwierząt. I ta grupa dominowała wśród kręgowców lądowych w starożytności, w okresie permu, ponad 250 milionów lat temu. Wtedy w okresie triasu mieli silnych konkurentów, przedstawicieli linii diapsydów. U współczesnych zwierząt wszystkie gady, krokodyle, jaszczurki i ptaki należą do linii diapsydów. W okresie triasu pojawiły się aktywne drapieżniki, biegające szybko, w tym na dwóch nogach. Diapsydy, krokodyle, zaczęły wypierać naszych przodków synapsydów lub gadów o zębach zwierzęcych. I ta rywalizacja zakończyła się początkowo nie na korzyść naszych przodków. Pod koniec triasu pojawiły się szybko biegnące gady diapsid, które dały początek nowej grupie, wyrosła z nich nowa grupa - dinozaury, które przez bardzo długi czas stały się dominującymi dziennymi drapieżnikami i roślinożercami na całej planecie. Zajmowali wszystkie nisze dzienne, nisze zwierzęce w dużej klasie wielkości. Pod koniec triasu pojawiły się szybko biegnące gady diapsid, które dały początek nowej grupie, wyrosła z nich nowa grupa - dinozaury, które przez bardzo długi czas stały się dominującymi dziennymi drapieżnikami i roślinożercami na całej planecie. Zajmowali wszystkie nisze dzienne, nisze zwierzęce w dużej klasie wielkości. Pod koniec triasu pojawiły się szybko biegnące gady diapsid, które dały początek nowej grupie, wyrosła z nich nowa grupa - dinozaury, które przez bardzo długi czas stały się dominującymi dziennymi drapieżnikami i roślinożercami na całej planecie. Zajmowali wszystkie nisze dzienne, nisze zwierzęce w dużej klasie wielkości.

Linia synapsydów została zmuszona do zejścia w noc, pod ziemię, zmiażdżyli. W okresie permu były gigantyczne gady synapsydy, pod koniec triasu pozostało tylko jedno. W tym samym czasie pod koniec triasu zakończył się proces tzw. Ssaków synapsydów, czyli z grubsza mówiąc, pojawiły się pierwsze ssaki. Wszystkie inne gady synapsydy wymarły, a jedna grupa stała się ssakami i przeżyły. Ale przeżyli, stając się mali i nocni. Przez cały okres jurajski i kredowy ssaki były nocne - wyglądały jak jakieś ryjówki, myszy. Ponieważ nocowali w nocy, widzenie kolorów stało się dla nich prawie bezużyteczne. Ponieważ czopki nadal nie działają w nocy, dobór naturalny nie mógł obsłużyć czterech opisowych, tetrochromatycznych wizji,ponieważ ta wizja nie była potrzebna.

Dobór naturalny nie może patrzeć w przyszłość, działa tak: albo używasz genu, albo go tracisz. Jeśli gen nie jest potrzebny tu i teraz, mutacje, które powstają i psują go, nie są eliminowane przez selekcję, a gen prędzej czy później zawodzi.

Utrata genów ma prawdopodobnie na celu zachowanie jakichkolwiek sił w organizmie, przy maksymalnej oszczędności, maksymalnej wydajności, czyli nic nie powinno działać bezczynnie w naszym organizmie

- W zasadzie tak, oczywiście, to ekonomia - nadmiar białka nie jest syntetyzowany. Muszę powiedzieć, że generalnie w organizmie jest syntetyzowanych dużo nadmiaru białek, które stały się niepotrzebne, ale nie zdążyły jeszcze wymrzeć, nie dzieje się to tak szybko, ale w końcu tak się dzieje. Początkowo sądzono, że oba geny opsyny zostały utracone przez przodków ssaków lub pierwszych ssaków bardzo szybko i praktycznie w tym samym czasie. Teraz w genomie dziobaka - a jest to przedstawiciel najbardziej prymitywnych ssaków, jest jeden z utraconych genów. Oznacza to, że dziobak ma jeszcze trzy opsy, podczas gdy bardziej zaawansowane ssaki mają tylko dwie. W ten sposób geny zostały utracone. Wspólny przodek ssaków miał nadal trzy opsy, a łożyskowce i torbacze, z wyjątkiem jajorodnego dziobaka i kolczatki, tylko dwa opsy.

Jak więc nasi przodkowie, małpy, odzyskali trójchromatyczny obraz? I tutaj mechanizm duplikacji genów właśnie zadziałał. Kiedy era dinozaurów dobiegła końca, a ssaki znów miały okazję stać się dziennymi, pozostały ze swoją dichromatyczną wizją, ponieważ nie było gdzie zabrać utraconych genów.

I to trwa w większości grup ssaków, chociaż byłoby dla nich przydatne rozróżnianie kolorów, ale nie ma skąd wziąć genu. Ale przodkowie małp Starego Świata mieli szczęście. Jeden z pozostałych dwóch genów opsyny podlegał duplikacji, duplikacji i selekcji naturalnej, szybko dostroił dwie kopie powstałego genu do różnych długości fal. Aby to zrobić, wystarczyły tylko trzy mutacje - zastąpienie trzech aminokwasów w białku, dość niewielka zmiana. Mała operacja, w wyniku której długość fali, na którą reaguje jedna z opsin, przesunęła się na czerwoną stronę. To wystarczy, abyśmy mogli odróżnić czerwony od zielonego. Umożliwiło to przodkom pierwszych małp Starego Świata przejście na jedzenie owoców i świeżych liści w lasach tropikalnych: bardzo ważne jest, aby odróżnić czerwień od zieleni,dojrzałe owoce z niedojrzałych i młodych liści ze starych liści.

Ale to przytrafiło się tylko małpom Starego Świata. To szczęśliwe wydarzenie - duplikacja genu nastąpiła u przodków małp Starego Świata po oderwaniu się Ameryki od Afryki i pływaniu, między nimi był Ocean Atlantycki. Małpy amerykańskie miały pecha i większość z nich miała dichromatyczny wzrok. I nadal tak żyją. Oczywiście przydałoby się im również odróżnienie czerwonych od zielonych owoców, ale co można zrobić, jeśli nie ma genu.

Okazuje się, że małpy Nowego Świata nie rozróżniają czerwieni i zieleni, popełniają błędy, nic nie jedzą?

- Okazuje się, że tak. Może dlatego małpy Starego Świata stały się ludźmi, a małpy Nowego Świata nie.

Autor: Olga Orlova

Zalecane: