Was ist die evolutionäre Bedeutung der nahen Universalität des genetischen Codes?

Der genetische Code ist eine fast universelle "Sprache", die Anweisungen für Zellen kodiert. Die Sprache verwendet DNA-Nukleotide, die in "Codons" von drei angeordnet sind, um die Baupläne für Aminosäureketten zu speichern. Diese Ketten bilden wiederum Proteine, die jeden anderen biologischen Prozess in jedem Lebewesen auf dem Planeten entweder umfassen oder regulieren. Der zum Speichern dieser Informationen verwendete Code ist fast universell, was bedeutet, dass alle heute existierenden Lebewesen einen gemeinsamen Vorfahren haben.

Letzter gemeinsamer Vorfahr

Die Tatsache, dass alle Organismen mehr oder weniger einen genetischen Code teilen, impliziert stark, dass alle Organismen einen entfernten gemeinsamen Vorfahren hatten. Laut dem National Center for Biotechnology Information haben Computermodelle vorgeschlagen, dass die genetischer Code, den alle Organismen verwenden, ist nicht die einzige Möglichkeit, wie ein genetischer Code mit demselben arbeiten könnte Komponenten. Einige können sogar Fehlern besser widerstehen, was bedeutet, dass es theoretisch möglich ist, einen "besseren" genetischen Code zu erstellen. Die Tatsache, dass trotzdem alle Organismen auf der Erde denselben genetischen Code verwenden, deutet darauf hin, dass das Leben auf der Erde einmal aufgetreten ist und alle lebenden Organismen von derselben Quelle abstammen.

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"Fast" universell?

Ausnahmen vom "universellen" genetischen Code gibt es. Keine der Ausnahmen sind jedoch mehr als geringfügige Änderungen. Zum Beispiel verwenden menschliche Mitochondrien drei Codons, die normalerweise für Aminosäuren kodieren, als "Stopp"-Codons, die der zellulären Maschinerie mitteilen, dass eine Aminosäurekette fertig ist. Alle Wirbeltiere teilen diese Veränderung, was stark darauf hindeutet, dass dies früh in der Wirbeltierevolution geschah. Andere geringfügige Veränderungen des genetischen Codes von Quallen und Wabenquallen (Cndaria und Ctenophora) werden bei anderen Tieren nicht gefunden. Dies deutet darauf hin, dass diese Gruppe diese Veränderung nicht lange nach der Abspaltung von anderen Tiergruppen entwickelt hat. Es wird jedoch angenommen, dass alle Variationen letztendlich aus dem Standardcode abgeleitet werden.

Stereochemische Hypothese

Es gibt eine alternative Hypothese, um die Universalität des genetischen Codes zu erklären. Diese als stereochemische Hypothese bezeichnete Idee besagt, dass die Anordnung des genetischen Codes von chemischen Zwängen herrührt. Dies bedeutet, dass der genetische Code universell ist, weil es der beste Weg ist, einen genetischen Code unter irdischen Bedingungen aufzubauen. Die Beweise für diese Idee sind nicht schlüssig. Obwohl einige Beweise diese Idee unterstützen, deuten sowohl natürliche als auch künstliche Veränderungen des genetischen Codes darauf hin, dass andere genetische Codes genauso gut funktionieren könnten. Noch wichtiger ist, dass sich die stereochemische Hypothese nicht gegenseitig ausschließt, dass der genetische Code aufgrund der gemeinsamen Abstammung universell ist; beide Konzepte könnten dazu beitragen.

Frühe Proteine

Laut einem von der Princeton-Biologin Dr. Dawn Brooks und Kollegen in der Zeitschrift "Molecular and Biological Evolution" veröffentlichten Artikel Die Tatsache, dass alle Organismen von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen, bedeutet, dass Forscher einige Merkmale dieses gemeinsamen Vorfahren extrapolieren können Vorfahr. Basierend auf den "ältesten" Genen in lebenden Organismen, die allen modernen Lebewesen gemeinsam sind, können Forscher researchers erkennen, welche Proteine ​​und Aminosäuren beim letzten gemeinsamen Vorfahren aller Lebewesen am häufigsten vorkamen existierte. Von den 22 „Standard“-Aminosäuren – denjenigen, die im universellen genetischen Code zu finden sind – kommen etwa ein halbes Dutzend sehr selten in der die Proteine ​​des letzten gemeinsamen Vorfahren, was bedeutet, dass diese Aminosäuren entweder sehr selten waren oder dem genetischen Code hinzugefügt wurden später.

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