Ученые воссоздали процесс эволюции

Главная Наука
В мире
14:16 11 Апреля 2008
Источник: lenta.ru
версия для печати Ico_print

Американские ученые из Исследовательского института Скриппса разработали автоматизированную систему, которая позволяет за короткое время воссоздавать процесс эволюции молекул РНК.

Ученые моделировали эволюцию молекул РНК, обладающих каталитическими свойствами. Выбранные для исследования молекулы способны катализировать собственное воспроизведение. Длинные молекулы РНК состоят из отдельных блоков - нуклеотидов. В присутствии нуклеотидов и фермента, который "собирает" на матрице молекулы РНК ее копию, молекулы могут размножаться.

Для воспроизведения процесса эволюции ученые выбрали молекулы РНК, которые не очень эффективно катализировали собственное размножение. Через 70 часов эволюции in vitro молекулы стали выполнять свои функции в 90 раз эффективнее.

Эксперимент проводился по следующей схеме. В реакционной смеси, где размножались РНК, содержался флуоресцентный краситель, который встраивается в новосинтезированные цепи РНК, однако не взаимодействует с отдельными нуклеотидами. Флуоресценция реакционной смеси постоянно измерялась. При ее усилении в 10 раз из смеси отбиралась аликвота (небольшое количество) и переносилась в пустую емкость. К аликвоте добавляли свежие реагенты, необходимые для размножения молекул: нуклеотиды и фермент, обеспечивающий синтез цепи.

Таким образом ученые моделировали процесс отбора. При наличии большого количества реагентов все молекулы РНК "выживают" и размножаются. В условиях недостатка реактивов преимущество получают молекулы, которые способны наиболее эффективно катализировать собственное размножение, а значит - увеличивать число копий самих себя.

Изначально все молекулы РНК имели одинаковую последовательность нуклеотидов. Однако при синтезе новых цепей фермент делает ошибки. Соответственно, "дочерние" молекулы не всегда являются точными копиями "родительских". Некоторые мутации новосинтезированных цепей никак не влияют на их функции, некоторые увеличивают эффективность синтеза, а некоторые, напротив, уменьшают.

В условиях недостатка реагентов преимущественно размножаются те молекулы, мутации в которых увеличили эффективность их "работы". Соответственно, число таких мутантных молекул растет. Число тех молекул, которые недостаточно эффективно катализируют свое размножение, не изменяется. Шансы таких молекул попасть в число "счастливчиков", которых заберут из истощенной смеси, все время уменьшаются.

Всего ученые повели 500 этапов отбора. Проанализировав молекулы, "дожившие" до последнего этапа, они обнаружили, что в них накопилось 11 мутаций, которые тем или иным образом увеличивали эффективность синтеза.

Помимо того, что разработанная учеными система наглядно иллюстрирует принципы дарвиновской эволюции, она может иметь и практическое применение. Используя разработанную ими схему отбора можно получать, например, молекулы, реагирующие на следовые количества загрязняющих веществ. Улучшая в процессе "эволюции" свойства таких молекул, можно добиться чрезвычайно высокой чувствительности.

Новости Красноярска: Разработка красноярских ученых повысит эффективность лечения и реабилитации онкобольных

Разработка красноярских ученых повысит эффективность лечения и реабилитации онкобольных

26 Ноября 2020 г.
Они нашли способ повысить противоопухолевую активность клеток врожденного иммунитета
Новости Красноярска: Фестиваль науки увлечет опытами и лекциями мировых светил науки

Фестиваль науки увлечет опытами и лекциями мировых светил науки

24 Ноября 2020 г.
Сегодня стала известна программа ежегодного праздника науки
Новости Красноярска: На базе СФУ пройдёт юбилейный Всероссийский фестиваль науки «NAUKA 0+»

На базе СФУ пройдёт юбилейный Всероссийский фестиваль науки «NAUKA 0+»

18 Ноября 2020 г.
Главная тема фестиваля - «Физика будущего»
Новости Красноярска: Регистрация школьников на мейкертон «Политех#Делайснами — 2020»

Регистрация школьников на мейкертон «Политех#Делайснами — 2020»

10 Ноября 2020 г.
Школьников ждёт командная работа и очень много практики
Новости Красноярска: Сибирский федеральный университет поднялся в двух рейтингах THE Subject

Сибирский федеральный университет поднялся в двух рейтингах THE Subject

2 Ноября 2020 г.
Рост случился по физическим и инженерным наукам
Новости Красноярска: Сбер проведёт первую в России онлайн-конференцию AI Journey Junior для школьников

Сбер проведёт первую в России онлайн-конференцию AI Journey Junior для школьников

28 Октября 2020 г.
Мероприятие откроется открытым уроком по AI
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ
Новости Красноярска: Газ в Красноярский край могут протянуть уже через четыре года

Газ в Красноярский край могут протянуть уже через четыре года

25 Ноября 2020 г.
Тему обсудили в Совете Федерации
Новости Красноярска: На Борисевича водитель «Жигулей» врезался в дерево

На Борисевича водитель «Жигулей» врезался в дерево

26 Ноября 2020 г.
В происшествии пострадали две несовершеннолетние девушки
Новости Красноярска: Жителя Красноярска приговорили к пожизненному лишению свободы

Жителя Красноярска приговорили к пожизненному лишению свободы

26 Ноября 2020 г.
Он убил свою мать и сожительницу
Rss_45