Egyre pontosabb a molekuláris óra

Az újabb molekuláris törzsfák egyre pontosabb válaszokat adhatnak a fontos evolúciós lépések időpontjára.

Két ma élő faj különválásának időpontját mostanáig leginkább a fosszíliák alapján lehetett pontosabban meghatározni. De mit tegyünk akkor, ha nem áll rendelkezésünkre fosszília? Néhány évtizede vetették fel először, hogy ha a DNS-ben a mutációk egy meghatározott, állandó rátával halmozódnak fel, akkor meghatározhatjuk a különbséget két ma élő faj DNS-e között, majd visszakövetkeztethetünk arra az időpontra, amikor a két faj DNS-e még nem vált szét.

Ez azonban számos gyakorlati problémát vet fel. A DNS mutációs rátáját gerincesekre számították ki először, és fosszilizálódott gerinceseket használtak fel, hogy kalibrálni tudják a skálát. Később aztán kiderült, hogy az evolúciós folyamatok az élőlények különböző csoportjaiban különböző sebességgel zajlanak, így a gerincesek rátájával végzett számítások hamis adatokat adnak eredményül, ha más élőlényekre alkalmazzuk őket. Mindemellett az sem volt világos, hogy mennyire vehető állandónak az evolúciós ráta az egyes csoportoknál. Tovább nehezítette a helyzetet, hogy azok az adatok, amelyeket a molekuláris óra segítségével számítottak ki, rendszeresen eltértek azoktól, amelyeket a fosszíliákból nyertek. A valódi életkornál sokkal régebbi időpontok jöttek ki, gyakran néhány százmillió év eltérésekkel.

Emmanuel Douzery, a montpellier-i egyetem molekuláris törzsfákkal foglalkozó kutatója olyan molekuláris órát hozott létre munkatársaival, amely képes rá, hogy figyelembe vegye a különböző fajok egymástól eltérő mutációs rátáit. A kutatócsoport 36 különféle élőlényt használt fel egy olyan evolúciós törzsfa megalkotásához, amelyben az élőlények összes nagyobb csoportja szerepel. A törzsfát ezután hat helyen összevetették a fosszilis maradványokkal. Ezeken a pontokon, vagyis hat ősmaradvány esetében a kutatók biztosan állítják, hogy az általuk meghatározott időpontok belül maradnak azon az intervallumon, amelyeket a fosszíliák alapján határozták meg, a hagyományos módszerrel. A törzsfa maradék részének pedig összhangban kell lennie a hat ismert időponttal.

A kutatók ezt követően a 36 ma élő faj mindegyikében több mint száz fehérjét néztek végig. Ezek a fehérjék az élet szempontjából mind alapvető jelentőségűek, és aminosavsorrendjük szinte teljesen változatlan maradt az evolúció során. A kutatók a hosszú idő alatt mégis bekövetkező eltéréseket használták fel arra, hogy megbecsüljék, mekkora a mutációs ráta az egyes csoportokban. Végül egy számítógépes modell segítségével a kapott mutációs rátákat a hat fosszíliából származó időponttal együtt hozzáillesztették az általuk megszerkesztett törzsfához.

Az így kapott törzsfát a Proceedings of the National Academy of Sciences című folyóiratban jelentették meg. A törzsfa mindent egybevéve egészen jól egyezik a fosszilis maradványokkal. Itt-ott azért néhány faj egy kicsivel korábban bukkan fel a törzsfán, mint a fosszíliákban, de ez Douzery szerint így van rendjén, hiszen a fosszíliák általában mindig egy kicsivel később keletkeznek annál az időpontnál, mint amikor az adott faj először megjelent.

Douzery nem az egyetlen, aki ezzel az újfajta molekuláris órával foglalkozik. Debashish Bhattacharya, aki a iowai egyetemen dolgozik, szintén készített egy ilyen molekuláris órát (mint ahogy sokan mások is rajta kívül), azonban Douzery törzsfája mindeddig messze kiemelkedik a mezőnyből. Bhattacharya egy rejtélyes vörösmoszat esetében szkeptikus Douzery eredményeit illetően - a törzsfa szerint ez a faj később jelent meg, mint a fosszíliája - viszont ezt leszámítva elégedett a munka egészével. Szerinte az a tanulmány legfőbb erőssége, hogy rendkívül sok adatot tartalmaz. Bhattacharya szerint a molekuláris órák hamarosan igen hasznos eszközzé válnak majd a kutatók kezében. Úgy látja, a kutatások java része egy irányba halad, és hamarosan újabb publikációk látnak napvilágot ebben a témakörben - ebből pedig idővel kialakulhat egy egységes kép.

Illyés András