Magyar evoluciós áttörés
Magyar kutató olyan elméleti evolúciós modellt ír le, ami a DNS alapját is adó nukleinsavak megjelenése előtt is kezelni tudja a törzsfejlődést. Ha a kutatók a jövőben az elméletet kísérleti úton is igazolni tudják, azzal sikerül megtalálniuk a korai evolúció egyik hiányzó láncszemét. A tudomány szenzáció sikerét mutatja, hogy a tanulmány letöltési csúcsot ért el.Az élet eredetét kutatva sok mindent megértettünk már, de jócskán maradtak fehér foltok a képzeletbeli térképen. Az evolúcióbiológusok számára az egyik legérdekesebb kérdés az, hogy az öröklődést lehetővé tévő gének hogyan alakultak ki. A kutatók előtt a mai napig nem ismert, miként keletkezett a nukleinsavak által uralt világ. Vajon milyen evolúciós folyamat vezetett 3,5 milliárd évvel ezelőtt a DNS és az RNS kialakulásához? Szathmáry Eörs, az MTA-ELTE Elméleti Biológiai és Evolúciós Ökológiai Kutatócsoportjának a vezetője a Biology Direct-ben megjelent tanulmánya erre keresi a választ.
Az öröklődés folyamatában két nagy molekulacsalád vesz részt, az információt tároló nukleinsavak és a munkát végző fehérjék. A kísérletek tanúbizonysága szerint a nukleinsavak spontán keletkezését nagyon nehéz előidézni, fehérjék viszont még a tisztán kémiai rendszerekben is viszonylag könnyen keletkeznek. Az utóbbiak azonban nem reprodukálódnak, nem evolúcióképesek – legalábbis eddig így gondolták a kutatók. A tudományos felfedezés nehézségét az adja, hogy vegyi úton kell felismerni egy olyan biológiai rendszert, amely természetes folyamatok révén képes az első evolúciós egységek létrehozására.
Szathmáry Eörs „A gének előtti evolúció” című tanulmánya olyan új evolúciós modellalapjátfekteti le, amely a DNS-t megelőző világban létezhetett. A cikkben Szathmáry Eörs és társszerzői az 1971-ben felállított elméleti modellt, a Kauffman-féle sejtést vizsgálták meg az evolúció szemszögéből. A modell feltételezi, hogy egy tisztán fehérjealapú rendszer önreprodukciója is megvalósítható, olyan reakcióhálózatotokkal, melyek során az alkotóelemek szintézisutakat katalizálnak, s ez ugyanolyan összetevők keletkezéséhez vezet. Kauffman – aki a most megjelent cikk egyik társszerzője is – negyven évvel ezelőtti ötletének evolúciós következményeit ilyen mélyrehatóan eddig még senki nem vizsgálta, és kísérleti úton sem igazolták. Most matematikailag megvizsgálták, hogy képes-e egy hasonló önreprodukáló hálózat a darwini evolúcióra. Megnézték, hogy létezhet-e a Kauffman-féle hálózatban a sokszorozódás, az öröklődés és az öröklődő változékonyság. A szimulációink végén arra jutottak, hogy ez lehetséges.
A kutatók ezeket a Kaufmann-típusú hálózatokat kis „gömböckékbe”, ún. protosejtekbe helyezték el, amelyek a hálózatok növekedésében egy kritikus méretet elérve, spontán módon osztódni kezdtek. Számítógépes szimulációik során megfigyelték, hogy ilyenkor a gömböcben lévő molekulák statisztikusan osztódtak el a két utódgömböc között. A kutatók olyan hálózatokat is megfigyeltek, amelyeknek azonos molekulakészletük volt, de az osztódás során egyfajta „mutáción” estek át. „Azaz, ha a rendszerben „A” jellegű hálózatok voltak, és osztódni kezdtek, az új gömböcök között keletkeztek tőlük bizonyos fokig eltérő „B” jellegűek is. A „B” jellegű hálózatot produkáló protosejtek pedig adott esetben kiszorították a többit. Ebben az értelemben természetes szelekció valósult meg a hálózatok között
Szathmáry Eörs és kollegái az új modellt a „szegény ember” evolúciójának nevezték el, mert e hálózatok a mai élő rendszerekben zajló nukleinsav-replikációhoz képest nagyon szerények. Nem keletkezhet belőlük annyi változat, mint az RNS-ből. A cikk megjelenése tudományos szenzáció, hiszen ez az új elméleti modell betöltheti az élet keletkezésének korai szakaszát uraló abszolút kémiai káosz és a nukleinsavak meghatározta világ kialakulása közötti űrt. A kiváló magyar evolúcióbiológus elmélete még igazolásra vár, hiszen csak a Kauffman-rendszerek kísérleti úton történő létrehozásával lehet megerősíteni vagy cáfolni a „szegény ember” evolúciójának teóriáját.