تاريخ تطوري مشترك أم تصميم مشترك

ترجمة مختاره من موقع http://www.evolutionnews.org
http://www.evolutionnews.org/Ann2.jpg



ورقة بحثية جديدة من معهد Biologic بعنوان: العائلات الأنزيمية – تاريخ تطوري مشترك أم تصميم مشترك Enzyme Families -- Shared Evolutionary History or Shared Design? Ann Gauger December 4, 2014 5:04 AM | Permalink أتشرف بإعلان نشر ورقة علمية من معهد Biologic وهو منظمة بخثية مكرسة للبحث في محدودية التطور غير الموجه وتطوير نموذج جديد في البيولوجيا بناء على التصميم الذكي. تعتبر هذه الورقة البحثية "Enzyme Families -- Shared Evolutionary History or Shared Design? A Study of the GABA-Aminotransferase Family," الفصل الختامي لدراستنا طويلة الأمد على الانزيمات الجرثومية لمعرفة إمكانية استيعابها لوظائف جديدة. إن الإجابة على هذا التساؤل مهم للغاية من أجل مناقشة التطور. إن لم يكن بالإمكان توظيف الأنزيمات في وظائف جديدة كليا بالطرق غير الموجهة –مهما كان تشابهها- فستكون القصة التطورية خطأً. قام بالعمل كل من Marci Reeves و Doug Axe وأنا ونشرناه في مجلة التعقيد الحيوي BIO-Complexity. وصفنا في ورقة سابقة صعوبة استيعاب الأنزيم Kbl للقيام بوظيفة BioF. يتشابه الأنزيمان للغاية بنيويا (انظر في الأسفل) لكن لهما فاعلية كيميائية مختلفة وبالتالي وظائف مختلفةفي الخلية. أردنا معرفة فيما إن كان الأنزيم Kbl الطافر قادرا على أن يحل محل الأنزيم BioF ويقوم بوظيفته. وبتغيير كل حمض أميني تقريبا في الموقع الفعال من أنزيم Kbl (حيث تتوضع فاعليته الكيميائية) ليشابه BioF إلا أنه لم يستطع التحول ليقوم بوظيفة BioF. وسعنا المهمة في هذه الورقة البحثية لتشمل تسعا من الانزيمات الاكثر قربا من BioF بما فيها الأنزيم الذي يفترض أنه يحمل الفاعلية الكيميائية لكل من BioF و Kbl. وباستهخدام التطفير العشوائئي اختبرنا كل طفرة مفردة ممكنة في هذه المورثات التسع. لم يكن التحول ممكنا بطفرة واحدة فقط في الأنزيمات التسع. تابعنا العمل لاختبار استيعاب الأنزيمين الأكر احتمالا بتوليد توليفة من الطفرات ثناية الموضع. وبعد اختبار 70% من توليفات الطفرات ثنائية الأساس لكل أنزيم –أو حوالي 40 مليون خلية لكل أنزيم- استمر الفشل في التحول للوظيفة الجديدة. ماذا يعني كل هذا؟ في السيناريو التطوري للحصول على أنزيم لتغيير الوظيفة فإن الخطوة الاولى هي عمل نسخة احتياطية يمكن تطفيرها دون تدمير الوظيفة الأصلية في الخلية. ثانيا، يجب على الخلية أن تقوم بإنتاج فائض من الأنزيم الطافر لأن أي أنزيم جديد طافر سيكون أسوأ من أن يقوم بمهمته على أكمل وجه في البداية. للتغلب على هذه العقبة نحتاج إلى الكثير من جزيئات الأنزيم في الوسط. ثالثا: هناك مشكلة في إيجاد التوليفة الصحيحة من الطفرات بالبحث العشوائي. بأخذ هذه العقبات في آن واحد معا، ونظرا لكوننا لم نجد أي انزيم قادر على امتلاك الوظيفة الجديدة بتغير أساس واحد فإن العدد الكلي من الطفرات المطلوبة هو أربعة على الأقل: الأولى من أجل مضاعفة الجين الثانية من أجل زيادة إنتاج الأنزيم 4. اثنان أو أكثر من التغيرات على أسس مفردة. الوقت المطلوب لتحقيق هذه الطفرات الأربعة هو 1015 سنة وهو ما يزيد على عمر الكون. ويبدو أن الزمن الحقيقي للانتظار أكثر من ذلك لفشل الأنزيمين الأكثر احتمالا لامتلاك الوظيفة الجديدة في امتلاكها تجريبيا بطفرة ثنائية. <تقصد : بما يوحي بالحاجة لأكثر من طفرتين> استطعنا إذا تجاوز الاعتراضين الأساسيين، وهما: لم نختبر الطفرات الصحيحة لم نستخدم نقطة الانطلاق الصحيحة لقد اختبرنا كل التغيرات مفردة الأساس في الأنزيمات التسع المختلفة. هذه الأنزيمات التسع هي الأكثر تشابها بنيويا في كل عائلة أنزيمات ال BioF. اختبرنا أيضا 70% من الطفرات المضاعفة في الأنزيمين الأقرب من هذه الانزيمات التسع. أخيرا، يقول البعض بأن علينا اختبار الأنزيمات السلف كنقطة للانطلاق لأنهم يؤمنون أن الأنزيمات المعاصرة مختلفة نوعا ما عن الانزيمات القديمة. لم يفكر هؤلاء كذلك؟ لأن الأنزيمات المعاصرة غير قادرة على استيعاب وظيفة جديدة إلا تغيرا سطحيا تافها في الوظيفة . أي أنها لا تتطور.. وهو بالضبط الفكرة التي نريد إيصالها.Enzyme Families -- Shared Evolutionary History or Shared Design? A Study of the GABA-Aminotransferase Family,