Конспект лекции "Молекулярное разнообразие жизни на Земле"
Оригинал взят у experimentanius в Конспект лекции "Молекулярное разнообразие жизни на Земле"
Конспект лекции "Молекулярное разнообразие жизни на Земле" Константина Северинова (01.02.2014) в рамках проекта "Учёные-Детям" в "Экспериментаниуме".
Вы помните, как выглядит орангутан? А ящерица? А гепард? Теперь попробуйте найти в интернете фотографии чего-нибудь более экзотического. Нереиса (это такой морской червь), например, или панголины (млекопитающего, похожего на броненосца со спиной как еловая шишка). Похожи ли эти животные друг на друга?
С одной стороны, очевидно, нет. Они разного размера, разной окраски, даже конечностей у них может быть разное количество. Но если отвлечься от этих мелочей, то мы всегда можем сказать, что это животные, а значит, в чем-то они похожи. Но как мы смогли узнать это?
Давайте проведем эксперимент. Сможете ли вы сказать, что обозначают эти слова?
Молоко.
Малако.
Мляко
Млече.
Milk.
Конечно, вы поняли, что все эти слова обозначают молоко на разных языках. Поняли вы это, потому что у всех этих слов есть общий корень. Этот корень появился в древнем праиндоевропейском языке, от которого произошли почти все языки современной Европы. В разных языках это слово изменялось немного по-разному, и получились те слова, которые вы могли прочитать наверху. Но несмотря на довольно существенные различия, мы легко можем видеть родственные связи между этими словами. Зная эти связи, можно построить дерево языков, где праиндоевропейский язык будет ближе к корню, а произошедшие от него языки будут уходить вдаль веточками. Причем наиболее близкие друг к другу языки будет располагаться на соседних веточках. То есть получится что-то подобное (см. рис. 1)
Точно так же можно построить и дерево жизни, где вместо языков можно будет увидеть родственные связи между разными животными. Построить это дерево можно, используя видимые (или, как говорят ученые, морфологические) признаки, примерно так же, как мы можем всех животных легко отправить на одну ветку дерева, а все растения на другую, просто посмотрев на них. Тогда получится вот такая штука (см. рис. 2).
Но современная наука предлагает сравнивать не внешние признаки, которые часто бывают обманчивы, а геномы разных животных. Это сравнение будет похоже на то, которые мы проводили, сравнивая разные варианты слова молоко. Тогда нужно представить геном как набор букв, у которого тоже есть общий корень и который тоже менялся со временем. Человеческий геном в таком представлении будет содержать примерно три миллиарда букв (для сравнения, в «Войне и мире» Толстого примерно один миллиард) и отличаться от генома шимпанзе он будет на один процент. То есть только каждая сотая буква в человеческом геноме будет отличаться от генома шимпанзе, а 99 будут одинаковыми.
Таким методом можно сравнивать человека не только с шимпанзе, но и с бактериями. Причем оказывается, что люди, животные, растения и даже грибы, если сравнивать их геномы, - это достаточно близкие родственники. А вот бактерии отличаются от нас и друг от друга намного сильнее. Выглядит это так (все животные, растения и грибы отмечены красными стрелочками, все остальное - бактерии) (см. рис. 3)
Самое интересное, что таким образом можно попробовать представить себе, каким должен был быть общий предок всех живых существ (ученые называют его LUCA - last universal common ancestor) и когда он жил, если такой действительно существовал. Для того чтобы сделать это, нужно знать, как часто могут появляться мутации (опечатки в тексте генома), и рассчитать, как должен выглядеть такой геном, от которого ко всем современным животным будет вести минимальное число опечаток. Так вот получается, что этот LUCA на самом деле существовал, и жил он примерно 4 миллиарда лет назад. Именно он на предыдущем рисунке находится в центре под названием «Root».
Конспект лекции "Молекулярное разнообразие жизни на Земле" Константина Северинова (01.02.2014) в рамках проекта "Учёные-Детям" в "Экспериментаниуме".
Вы помните, как выглядит орангутан? А ящерица? А гепард? Теперь попробуйте найти в интернете фотографии чего-нибудь более экзотического. Нереиса (это такой морской червь), например, или панголины (млекопитающего, похожего на броненосца со спиной как еловая шишка). Похожи ли эти животные друг на друга?
С одной стороны, очевидно, нет. Они разного размера, разной окраски, даже конечностей у них может быть разное количество. Но если отвлечься от этих мелочей, то мы всегда можем сказать, что это животные, а значит, в чем-то они похожи. Но как мы смогли узнать это?
Давайте проведем эксперимент. Сможете ли вы сказать, что обозначают эти слова?
Молоко.
Малако.
Мляко
Млече.
Milk.
Конечно, вы поняли, что все эти слова обозначают молоко на разных языках. Поняли вы это, потому что у всех этих слов есть общий корень. Этот корень появился в древнем праиндоевропейском языке, от которого произошли почти все языки современной Европы. В разных языках это слово изменялось немного по-разному, и получились те слова, которые вы могли прочитать наверху. Но несмотря на довольно существенные различия, мы легко можем видеть родственные связи между этими словами. Зная эти связи, можно построить дерево языков, где праиндоевропейский язык будет ближе к корню, а произошедшие от него языки будут уходить вдаль веточками. Причем наиболее близкие друг к другу языки будет располагаться на соседних веточках. То есть получится что-то подобное (см. рис. 1)
Точно так же можно построить и дерево жизни, где вместо языков можно будет увидеть родственные связи между разными животными. Построить это дерево можно, используя видимые (или, как говорят ученые, морфологические) признаки, примерно так же, как мы можем всех животных легко отправить на одну ветку дерева, а все растения на другую, просто посмотрев на них. Тогда получится вот такая штука (см. рис. 2).
Но современная наука предлагает сравнивать не внешние признаки, которые часто бывают обманчивы, а геномы разных животных. Это сравнение будет похоже на то, которые мы проводили, сравнивая разные варианты слова молоко. Тогда нужно представить геном как набор букв, у которого тоже есть общий корень и который тоже менялся со временем. Человеческий геном в таком представлении будет содержать примерно три миллиарда букв (для сравнения, в «Войне и мире» Толстого примерно один миллиард) и отличаться от генома шимпанзе он будет на один процент. То есть только каждая сотая буква в человеческом геноме будет отличаться от генома шимпанзе, а 99 будут одинаковыми.
Таким методом можно сравнивать человека не только с шимпанзе, но и с бактериями. Причем оказывается, что люди, животные, растения и даже грибы, если сравнивать их геномы, - это достаточно близкие родственники. А вот бактерии отличаются от нас и друг от друга намного сильнее. Выглядит это так (все животные, растения и грибы отмечены красными стрелочками, все остальное - бактерии) (см. рис. 3)
Самое интересное, что таким образом можно попробовать представить себе, каким должен был быть общий предок всех живых существ (ученые называют его LUCA - last universal common ancestor) и когда он жил, если такой действительно существовал. Для того чтобы сделать это, нужно знать, как часто могут появляться мутации (опечатки в тексте генома), и рассчитать, как должен выглядеть такой геном, от которого ко всем современным животным будет вести минимальное число опечаток. Так вот получается, что этот LUCA на самом деле существовал, и жил он примерно 4 миллиарда лет назад. Именно он на предыдущем рисунке находится в центре под названием «Root».