מה המשמעות האבולוציונית של האוניברסליות הקרובה של הקוד הגנטי?

הקוד הגנטי הוא "שפה" כמעט אוניברסלית המקודדת כיוונים לתאים. השפה משתמשת בנוקליאוטידי DNA, המסודרים ב"קודונים "של שלושה, כדי לאחסן את השרטוטים לשרשראות חומצות אמינו. שרשראות אלה בתורן יוצרות חלבונים, שמרכיבים או מווסתים כל תהליך ביולוגי אחר בכל יצור חי על פני כדור הארץ. הקוד המשמש לאחסון מידע זה הוא כמעט אוניברסלי, מה שמרמז שכל היצורים החיים שקיימים כיום חולקים אב קדמון משותף.

העובדה שכל האורגניזמים חולקים פחות או יותר קוד גנטיקה מרמזת מאוד על כך שכל האורגניזמים חולקים אב קדמון משותף רחוק. על פי המרכז הלאומי למידע על ביוטכנולוגיה, מודלים ממוחשבים הציעו כי קוד גנטי שכל האורגניזמים משתמשים בו אינו הדרך היחידה שקוד גנטי יכול לעבוד עם אותו הדבר רכיבים. למעשה, חלקם עשויים אפילו להתנגד לשגיאות בצורה טובה יותר, כלומר תיאורטית ניתן ליצור קוד גנטי "טוב יותר". העובדה שלמרות זאת, כל האורגניזמים על פני כדור הארץ משתמשים באותו קוד גנטי מעידה על כך שהחיים על פני כדור הארץ הופיעו פעם אחת, וכל האורגניזמים החיים הם צאצאים מאותו מקור.

יוצאים מן הכלל לקוד הגנטי ה"אוניברסאלי ". עם זאת, אף אחד מהחריגים אינו יותר משינויים קלים. לדוגמא, המיטוכונדריה האנושית משתמשת בשלושה קודונים, שבדרך כלל מקודדים חומצות אמינו, כקודונים "עוצרים", ומספרים למכונות הסלולריות כי נעשה שרשרת חומצות אמינו. כל החוליות חולקות את השינוי הזה, מה שמרמז מאוד שזה קרה בשלב מוקדם של התפתחות החוליות. שינויים קלים אחרים בקוד הגנטי אצל מדוזות ומדבקות מסרק (Cndaria ו- Ctenophora) לא נמצאים אצל בעלי חיים אחרים. זה מצביע על כך שקבוצה זו פיתחה שינוי זה זמן לא רב לאחר שהתפצלה מקבוצות בעלי חיים אחרות. עם זאת, ההערכה היא כי כל הווריאציות נגזרות בסופו של דבר מהקוד הסטנדרטי.

יש השערה חלופית להסביר את האוניברסליות של הקוד הגנטי. רעיון זה, המכונה ההשערה הסטרוכימית, גורס כי סידור הקוד הגנטי נובע מאילוצים כימיים. משמעות הדבר היא שהקוד הגנטי הוא אוניברסלי מכיוון שזו הדרך הטובה ביותר להגדיר קוד גנטי בתנאים ארציים. הראיות לרעיון זה אינן חד משמעיות. אמנם כמה ראיות תומכות ברעיון זה, אך שינויים בקוד הגנטי, הטבעי והמלאכותי, מצביעים על כך שקודים גנטיים אחרים עשויים לעבוד באותה מידה. חשוב מכך, ההשערה הסטרוכימית איננה בלעדית לרעיון שהקוד הגנטי הוא אוניברסלי עקב מוצא משותף; שני המושגים יכולים לתרום.

על פי מאמר שפרסם ביולוג הפרינסטון ד"ר שחר ברוקס ועמיתיו בכתב העת "אבולוציה מולקולרית וביולוגית", העובדה שכל האורגניזמים צאצאים מאב קדמון משותף פירושה שחוקרים יכולים להקצות כמה מאפיינים של אותו נפוץ אָב קַדמוֹן. החוקרים יכולים להתבסס על הגנים "העתיקים ביותר" באורגניזמים חיים, אלה המשותפים לכל היצורים החיים המודרניים להבחין אילו חלבונים וחומצות אמינו היו הנפוצים ביותר כאשר האב הקדמון המשותף האחרון של כל היצורים החיים היה קיים. מבין 22 חומצות האמינו "הסטנדרטיות" - אלה שנמצאו בקוד הגנטי האוניברסלי - כמעט מחצית התריסר מופיעים לעתים רחוקות ביותר ב חלבוני האב הקדמון המשותף האחרון, מה שמרמז כי חומצות אמינו אלה היו נדירות מאוד או שהן נוספו לקוד הגנטי יותר מאוחר.