216

Эволюция белков

Эволюция белков
Примерно так выглядит ландшафт приспособленностей. Весьма внушительно, согласитесь. Используется этот ландшафт для визуализации приспособленности (вот так неожиданность!) белков.

Как известно, белки состоят из аминокислот и набор этих аминокислот, а так же, некоторые другие факторы обеспечивают определённые функциия белка. В процессе эволюции, мутируют гены, которые отвечают за выработку белков. Ген мутировал и, третья аминокислота "с хвоста", например, стала другой. Белок стал выполнять свою функцию либо чуть лучше - тогда он имеет преимущество в отборе, либо чуть хуже, что бывает чаще всего, и тогда он отбором отсеивается. Казалось бы, всё просто. Но тогда встаёт вопрос: почему все белки до сих пор не достигли своего пика приспособленностей? Почему мы не стали сверхорганизмами, идеальными и полностью адаптированными? Ответов несколько.

Первый и самый очевидный - меняющиеся условия среды, а значит, и меняющиеся требования к белкам.

Но есть и второй фактор. Обратимся к рисунку. Пространство по горизонтали на нём это различные аминокислотные замены. По вертикали - уровень приспособленности, то есть, насколько хорошо белок выполняет свою функцию. Белок, в процессе эволюции движется по этому ландшафту и, со временем, начинается взбираться на вершину. И вот он достиг пика, всё отлично. Но оказывается, что эта вершина далеко не самая высокая. Это даже и не вершина, а так, холмик какой-то. А пик он там, вдалеке. Можно же взять и пойти дальше и достичь нужной "горы", скажете вы. Но нет, всё не так просто. Проблема в том, что белок не может спускаться. Потому что тогда его эффективность снижается (ведь, чем ниже по вертикали, тем меньше приспособленность) и он просто отсеивается отбором. Так и приходится ему куковать на своём холме, пока его товарищи по белковому братству покоряют эволюционные Эвересты.


P.S. Если постик понравится, будут и другие на тему эволюционной биологии.

Вы смотрите срез комментариев. Показать все
4
Автор поста оценил этот комментарий

То есть грубо говоря, придется ждать, пока появятся белки с той же функцией, но которые смогут залезть на холм?

раскрыть ветку (8)
4
Автор поста оценил этот комментарий

Нет, не дождемся. Конкретно у этого организма, в чьи внутренние реакции вовлечен этот белок - нет. А в целом, в масштабах живой природы - да. У другого организма данную функцию может выполнять более приспособленный белок. Например, гемоцианин (переносчик кислорода) у насекомых улучшать уже некуда. Но в эволюционной ветви животных эту функцию взял на себя гораздо лучше "сконструированный" гемоглобин.

2
Автор поста оценил этот комментарий
Белки, выполняющие абсолютно одинаковые функции, как правило, имеют и одинаковые последовательности, ну или почти одинаковые. Даже, если они выделены из разных организмов. Поэтому, в большинстве случае, происходит топтание на одном месте, когда белок достиг определённой вершины.

Но есть вариант "прыжка". Когда белок с одного холмика прыгает на другой. Такое происходит довольно редко, но происходит.

раскрыть ветку (6)
4
Debug mode
Автор поста оценил этот комментарий

как-то оно очень однобоко - белок может по каким-то причинам просто выйти из под действия отбора (или давление может быть очень слабым), тогда он будет более или менее свободно гулять по этому ландшафту + изменившаяся среда может сбросить его с пика в яму. 

раскрыть ветку (5)
0
Автор поста оценил этот комментарий
Если белок не участвует в отборе, то все его мутации нейтральны и будут распространяться по другим законам, дрейфа, например.
Изменение условий вызывает изменение ландшафта, но не положения белка, вниз он сползти не может самостоятельно.
раскрыть ветку (4)
0
Debug mode
Автор поста оценил этот комментарий

при изменении условий с одной стороны могут возникать мосты, а с другой просто образовываться минимумы на месте максимумов, т.е. степень приспособленности (она же значении функции) падает, или я не прав?

раскрыть ветку (3)
0
Автор поста оценил этот комментарий
Ландшафт может меняться как угодно) тут дело в том, что на существующем ландшафте белок не может сползти внизм, так как вниз в любом случае "плохо".
раскрыть ветку (2)
1
Debug mode
Автор поста оценил этот комментарий

Кстати, идиотский вопрос: а кто-нибудь пробовал строить такие "карты" для реальных белков? Лично мне это видится какой-то ну очень нетривиальной задачей - и померять ту самую fitness-функцию не всегда понятно как, и пространство хоть и дискретно, но достаточно велико + эксперименты какие-то совсем недешевые

раскрыть ветку (1)
1
Автор поста оценил этот комментарий
Вы смотрите срез комментариев. Чтобы написать комментарий, перейдите к общему списку

Темы

Политика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

18+

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Игры

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юмор

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Отношения

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Здоровье

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Путешествия

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Спорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Хобби

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Сервис

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Природа

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Бизнес

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Транспорт

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Общение

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Юриспруденция

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Наука

Теги

Популярные авторы

Сообщества

IT

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Животные

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кино и сериалы

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Экономика

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Кулинария

Теги

Популярные авторы

Сообщества

История

Теги

Популярные авторы

Сообщества

Недвижимость и ремонт

Теги

Популярные авторы

Сообщества