بازسازی رایانه ای ژنوم میکروبهای با قدمت سه میلیارد سال

به گزارش خبرگزاری مهر، بازسازی شرایط حیات قبل از انفجار کامبرین در 580 میلیون سال قبل بسیار دشوار است چراکه ارگانیسمهایی که در 3 میلیارد سال قبل می زیسته اند تنها فسیلهایی از خود را به جا گذاشته اند اما ردیابی تکامل جانداران از طریق بررسی DNA این فسیلها بسیار مطمئن تر از ردیابی خود فسیلها است.

اکنون گروهی از زیست شناسان موسسه تکنولوژی ماساچوست با استفاده از رایانه ژنومها و تکامل اولین اشکال حیات در 3 میلیارد سال قبل را بازسازی کردند.

"اریک الم" و "لارنس دیوید" دو محقق "ام. آی. تی" برای دستیابی به این نتایج، اطلاعاتی را که در بانکهای ژنوم جمع آوری شده بودند با استفاده از یک مدل جدید ریاضی با هم ترکیب کردند. این مدل جدید ریاضی روشی را که با آن ژنها تکامل می یابند مد نظر قرار می دهد.

در این روشها خانواده های جدید ژنتیکی می توانند توسعه داده شوند و در نسلهای بعدی به ارث برسند. برخی دیگر از ژنها می توانند در میان ارگانیسمهای مختلف تبادل و منتقل شوند. سایر ژنها می توانند در داخل ژنوم خود تقسیم شوند و برخی دیگر می توانند از بین بروند.

نتایج این تحققات نشان داد که ژنومیک پیچیده تمام اشکال حیات بین 3/3 تا 8/2 میلیارد سال قبل به شدت توسعه و گسترش یافته است به طوریکه در این دوره زمانی 27 درصد ازخانواده های ژنهای کنونی امروز ایجاد شده اند. به طوری که بسیاری از ژنهای جدیدی که به حضور اکسیژن وابسته اند همزمان با تمرکز این عنصر در اتمسفر زمین به وجود آمده اند. 

برپایه اطلاعات تاریخ زمین شناسی، سطح اکسیژن در اتمسفر تا زمانی که حادثه "اکسیداسیون بزرگ" رخ داد پایین باقی ماند. در این دوره، اشکال تک سلولی نخستین که به روش تنفس غیرهوازی زندگی می کردند نابود و به جای آنها جانداران بزرگتر و باهوشتر هوازی ایجاد شدند.

این دانشمندان در این خصوص توضیح دادند: "حادثه اکسیداسیون بزرگ، فاجعه آمیزترین رویداد در تاریخ حیات سلولی غیرهوازی بوده است."

براساس گزارش نیچر، این بررسیها نشان می دهد جاندارانی که از اکسیژن استفاده می کردند در حدود 8/2 میلیارد سال قبل ایجاد شده اند که این با تاریخ ژئوشیمیایی حادثه بزرگ اکسیداسیون که حدود 5/2 میلیارد سال قبل رخ داده است سازگاری دارد.

نتایج این تحقیقات تولد فرایند بیوشیمیایی مدرن را نشان می دهد. این فرایند جدید بیوشیمیایی مسئول انتقال الکترونها در داخل غشای سلولی است و اجازه می دهد که فرایند فتوسنتز ایجاد شود.