Критерії еволюції - амінокислоти і ДНК

Зараховувати живий організм до того чи іншого класу, роду, виду - справа біологів-систематиків. Біологам минулого (і до, і після Дарвіна) було легше систематизувати найбільш високоорганізованих представників тваринного та рослинного світу. Але як систематизувати, скажімо, бактерії чи віруси? За формою (паличка, кулька, спіраль, кристалик)? По ембріології (розподіл бактерій, самозбирання вірусів)? Але ці ознаки у них дуже схожі! Палеонтологія тут теж безсила: у давнину всі типи мікроорганізмів вже існували, і судити, наскільки вони відтоді змінилися, неможливо.

Вчені давно вже шукали нові об'єктивні критерії еволюції, які найбільш повно і вірно встановлюють споріднені відносини між організмами. Такі критерії знайшли... у хімії. Вони спираються не так на зовнішню подібність організмів, а на математично точні молекулярні дані. Хіміки довели спорідненість певних молекул організму. Особливо цікавими є результати порівняння крові тварин, що стоять на різних щаблях еволюційної драбини.

Гемоглобін - білок, його молекули складаються з окремих "цеглинок" - амінокислот. Таких "цеглинок" у природі всього близько 20. І з 20 амінокислот природа будує величезну кількість всіляких білків, що різко відрізняються один від одного. Білкові ланцюжки дуже довгі, до 100-200 ланок амінокислот.

До розгадки структури білка зараз приєдналися автоматичні прилади. Спочатку вони визначають відсотковий склад окремих амінокислот у молекулі: скільки відсотків такої амінокислоти, скільки – такої. Потім приступають до послідовного аналізу, тобто починають, якби розмотувати клубок білкової молекули і дивитися, в якій послідовності ці амінокислоти в ній розташовуються.

Вчені порівняли молекули гемоглобіну різних тварин і виявили в них дуже велика подібність. У гемоглобіні тварин є один дуже зручний для порівнювання білковий ланцюжок, так званий альфа-ланцюжок. Так ось в альфа-ланцюжках гемоглобіну людини та коня, наприклад, по 141 амінокислоті. Результат їх порівняння вразив дослідників: у цих білкових ланцюжках збігаються 124 амінокислоти, а не збігаються лише 17.

Чи випадковий цей результат? Ні, не випадковий. Адже людина і кінь належать до одного й того ж класу тварин – класу ссавців. Ще більше схожості в гемоглобіні людини та горили. Їх молекули відрізняються лише на 2 амінокислоти.

Біохіміки вивчили гемоглобін багатьох тварин, а потім переключилися і на інші білкові речовини. Наприклад, на цитохром – білок, який бере кисень у крові та "перевозить" його до місць споживання. Результат такий самий, що й у гемоглобіну: чим ближче спорідненість, тим менше відмінностей у молекулах цитохрому. Людина і мавпа в генеалогічному дереві тваринного світу як сусідні гілочки – їх молекули цитохрому відрізняються лише на одну амінокислоту. Собака віддалений від людини на 10 амінокислот, кролик – на 11, кінь – на 12.

Зараз достеменно відомо, як синтезуються живі білки. Амінокислоти укладаються в молекулу білка по трафарету, що надсилається з ядра клітини від спеціальних генів. Гени – це фрагменти великої, складної молекули дезоксирибонуклеїнової кислоти – ДНК – носії спадковості. Саме відмінність і подібність молекул ДНК і визначає відмінність і подібність білків, отже, і організмів, вивчення структури ДНК як критерію еволюції – дуже перспективне. Будь-які зміни спадковості виражаються зміною ДНК. А причин для них у природі безліч, наприклад космічні випромінювання чи хімічні дії.