Молекулярные часы

Интересным свойством молекул аммиака является их способность к структурной инверсии, т. е. к выворачиванию наизнанку путем прохождения атома азота сквозь образованную атомами водорода плоскость основания пирамиды (рис. 1Х-3). Так как потенциальный барьер этой инверсии равен 6 ккал/моль, осуществлять ее Б каждый данный момент могут лишь молекулы, достаточно богатые энергией (ср. IV 2 доп. 8). Скорость инверсии сравнительно невелика —она в 1000 раз меньше скорости ориентации молекул ЫНз электрическим полем. Инверсия связана с излучением строго определенной частоты ( = 2,387-10 сек - ), иа основе чего была создана аппаратура для очень точного измерения времени. Такие молекулярные часы позволили, в частности, установить, что продолжительность земных суток ежегодно возрастает на 0,00043 сек. [c.390]

Молекулярные часы эволюции [c.235]

Если бы оказалось, что теория нейтральности молекулярной эволюции справедлива для многих локусов, то эволюция белков и ДНК могла бы служить своеобразными часами эволюции в целом. Степень генетической дифференциации видов можно было бы использовать как меру их филогенетического родства. В этом случае вполне закономерно реконструировать филогении на основе генетических различий. Более того, таким способом можно грубо оценивать реальное хронологическое время различных филогенетических событий. Предположим, что мы имеем филогенетическое древо, подобное тому, которое изображено на рис. 26.10. Если бы скорость эволюции цитохрома с оставалась все время постоянной, то число нуклеотидных замен в каждой ветви древа было бы прямо пропорционально соответствующему времени эволюции. При условии что реальное геологическое время одного события данной филогении известно из какого-либо иного источника (например, из палеонтологических данных), можно бьшо бы определять время и всех остальных событий. Таким образом, молекулярные часы, выверенные по какому-то одному известному событию, можно использовать для измерения времени другого события этой филогении. [c.235]

Существуют ли вообще молекулярные часы эволюции На этот вопрос будет получен положительный ответ, если удастся установить, что различия в числе молекулярных изменений, происшедших за равные промежутки времени эволюции, превышают изменчивость, обусловленную случайными причинами. Такое исследование послужило бы также проверкой справедливости теории нейтральности молекулярной эволюции. Эту проверку можно осуществить двумя способами. Первый способ состоит в определении числа молекулярных изменений, возникающих между двумя филогенетическими событиями, даты которых хорошо известны из палеонтологических или каких-либо иных источников. При использовании второго способа абсолютная датировка не требуется он заключается в прослеживании параллельных линий эволюции, исходящих от одного общего предка, причем различия в числе молекулярных [c.235]

По вопросам о том, верна ли теория нейтральности и насколько точны молекулярные часы эволюции, в настоящее время ведутся споры. Соответствующие данные свидетельствуют о том, что изменчивость скорости молекулярной эволюции больше, чем это предсказывает теория нейтральности. Тем не менее молекулярные изменения происходят достаточно равномерно для того, чтобы служить эволюционными часами, правда не столь точными, как в том случае, если бы скорость эволюции была стохастически постоянной, а ее колебания обусловлены исключительно свойствами пуассоновского распределения. В табл. 26.9 представлены результаты, полученные Чарлзом Лэнгли и Уолтером Фитчем при оценке постоянства скорости молекулярной эволюции. [c.236]

Генетическое расстояние Молекулярные часы эволюции [c.254]

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ЧАСЫ ЭВОЛЮЦИИ [c.452]

Молекулярные часы эволюции и мутации. Как уже отмечалось, существование эволюционных часов можно объяснить в том случае, если накопление мутаций зависит от времени и не зависит от вида организма и если замены фиксируются в результате случайных процессов. Из разд. 5.1.3 мы узнали, что частоты возникновения некоторых мутаций человека для мужских половых клеток выше, чем для женских, что частоты возникновения ряда мутаций увеличиваются с возрастом отцов и что многие мутации, вероятно, связаны с репликацией ДНК. Существование сильных различий в продолжительности поколений разных животных делает гипотезу о простой зависимости накопления мутаций от времени весьма маловероятной. [c.25]

Молекулярные часы. Детальное сравнение структуры генов в надсемействе генов гормона роста освещает еще один аспект молекулярной эволюции, в которой предполагается, что мутации накапливаются с более или менее постоянной скоростью. Исходя из этого, сходство современных родственных кодирующих последовательностей, выраженное в процентах, характеризует 1) время с момента дивергенции генов от единого предкового гена 2) [c.161]

Абсолютное постоянство периода полураспада любого радиоизотопа позволяет использовать его как молекулярные часы , в частности, для определения возраста самьк разнообразных объектов. Например, с помощью радиоизотопа углерод-14 устанавливают возраст веществ органического происхождения (см. рис. 20.6). Этот метод основан на том, что в верхних слоях атмосферы в результате захвата нейтронов азотом постоянно образуется углерод-14 [c.255]

Молекулярные часы, основанные на теории нейтральности,-это, конечно, не те часы с точным механизмом, с помощью которых мы измеряем время в нашей повседневной жизни. Напротив, теория нейтральности предсказывает, что ход этих часов носит стохастический характер, сопоставимый с радиоактивным распадом. Постоянна лишь вероятность изменений в единицу времени, но и она подвержена некоторой изменчивости. Тем не менее при измерении достаточно продолжительных промежутков времени стохастические часы оказываются весьма точными. Более того, каждый ген или белок представляет собой отдельные часы, которые позволяют оценивать последовательность филогенетических событий и время, когда они происходили, независимо от других часов. Каждый ген или белок-это часы с маятником , качаюпщмся со своей собственной, отличной от других скоростью (для генов эта скорость задается темпом мутирования нейтральных аллелей, а для бел-ков-см. рис. 26.11) однако все часы отсчитывают время одних и тех же эволюционных событий. Сравнивая результаты, полученные по нескольким генам или белкам, мы можем сконструировать вполне точные эволюционные часы. [c.235]

Как уже отмечалось, одно из важней-пшх следствий гипотезы нейтральности-это положение о линейной зависимости частоты накопленных замен от времени, т. е. предсказание существования молекулярных часов эволюции. Для проверки концепции эволюционных часов требовались оценки времени разделения соответствующих ветвей филогенетического древа, полученные с использованием независимой шкалы времени, основанной, например, на палеонтологических данных. Участники ведущихся в литературе дискуссий относительно рассматриваемого следствия из гипотезы нейтральности часто оперируют этими данными. Для обоснования концепции эволюционных часов приводят, например, следующий аргумент некоторые глубоководные виды рыб с незапамятных времен обитают в океане и экологические условия их обитания должны быть очень сходны, если не одинаковы, на протяжении всего времени их существования тем не менее эволюция белков этих рыб протекала с постоянной скоростью, а- и -цепи гемо-глобш1а у млекопитающих, отличных у человека, со времени разделения дивергиро-вали в такой же степени, как а- и -цепи гемоглобина человека и гемоглобина рыб. С другой стороны, более детальные исследования некоторых частей филогенетических древ выявили отклонения от ли- [c.22]

Альтернативный подход состоит в использовании так называемых молекулярных часов (Sari h, Wilson, 1976 Friday, 1981). В этом случае сравниваются биохимические особенности ныне живущих видов и на основании степени их сходства устанавливается время, прошедшее с момента отделения от исходной линии в эволюционной истории. Используются три основных источника данных белки, подобные тем, которые содержатся в сыворотке крови паразитические , или вирусные, гены, связанные с определенными видами, и реальное картирование ДНК- Предполагается, что скорость изменения этих признаков постоянна в течение длительных периодов времени и, следовательно, количественная оценка различий может служить основой исчисления возраста эволюционных событий. Конечно, в какой-то момент молекулярные часы должны быть откалиброваны по хорошо датированным меткам шкалы ископаемых остатков, в противном случае построенные на их основе филогенетические схемы будут давать лишь относительную информацию. [c.39]

Представление о постоянной скорости молекулярной эволюции — фиксации адаптивно-нейтральных замен в белках — позволило Э. Цукеркандлу и Л. Полингу выдвинуть идею молекулярных часов эволюции- . Согласно этой идее постоянная скорость замен [c.488]

К сказанному необходимо добавить, что существование нейтральных мутаций, не противоречит представлению об отборе как о движущем факторе эволюции. Действительно, накопление нейтральных замен аминокислот в конце концов приведет к селективно-значимым изменениям структуры белка. С этого момента данный белок подвергается отбору, причем отбор, как и в любом случае отбора по фенотипической изменчивости, будет либо отсекать, либо подхватывать подобные изменения в зависимости от их адаптивной ценности. Аналогичное представление о селекционном механизме эволюции биологических макромолекул высказано А. М. Уголевьш (1985). Можно даже предположить, что более мягкое и более плавное изменение структуры белков через накопление первично нейтральных замен благоприятнее с точки зрения отбора, чем мутационные перестройки, скачкообразно меняющие биологические свойства молекулы в результате изменений ее активного центра. Представление о молекулярных часах , т. е. о равномерности во времени накопления нейтральных мутаций данного белка, не противоречит представлению о неравномерности темпов молекулярной эволюции (КеИу, На1 а(1ау, 1987 Ы е а ., 1987 и др.). Действительно, даже уже имеющиеся немногочисленные данные свидетельствуют о том, что каждый гип белков характеризуется собственным темпом накопления замен. Можно ожидать, что по мере увеличения количества исследованных белков картина будет усложняться- [c.102]

Установлены полные нуклеотидные последовательности кластера Р-глобиновых генов человека, а также генов больщинства Р-глобиновых кластеров других видов. Это позволило сравнить филогенетическую картину, основанную на данных о числе копий генов и на палеонтологической летописи, с данными, основанными на гипотезе молекулярных часов (рис. 9.14). Согласие оказалось весьма приемлемым, но более информативным было бы детальное сравнение. Например, время дивергенции Р-и 5-генов по оценкам составляет примерно 40 млн. лет, что хорошо соответствует предполагаемому времени появления линии-предшественника обезьян Нового и Старого Света 35-40 млн. лет. Сравнение же у- и у-генов показывает, что первые два экзона у них идентичны, а третьи дивергировали на 1,2Уо. Эта дупликация типична для всех обезьян Старого Света, т.е. последовательности должны были дивергировать по меньшей мере 6- 10 млн. лет назад (рис. 9.14). Это сравнение наводит на мысль, что первые два экзона у у- и у-генов стали сходными совсем недавно. Указанное выше время их дивергенции, оцененное исходя из данных о нук-леогидной последовательности, на самом деле указывает на время гомогенизации, а не дупликации. [c.177]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология