Evoliuciniai laikrodžiai

Laikrodžiai. Herberto meno muziejus ir galerija, Koventris

Evoliuciniai laikrodžiai yra genetinės sekos genuose, kurios gali padėti nustatyti, kada praeityje rūšys skyrėsi nuo bendro protėvio. Yra tam tikrų nukleotidų sekų modelių, būdingų giminingoms rūšims, kurios, atrodo, keičiasi reguliariais laiko intervalais. Žinant, kada šios sekos pasikeitė, palyginti su Geologinė laiko skalė gali padėti nustatyti rūšies kilmės amžių ir kada įvyko speciacija.

Evoliucinių laikrodžių istorija

Evoliucinius laikrodžius 1962 m. atrado Linusas Paulingas ir Emile'as Zuckerkandlas. Tiriant įvairių rūšių hemoglobino aminorūgščių seką. Jie pastebėjo, kad per visą iškastinio kuro įrašą reguliariais laiko intervalais pasikeitė hemoglobino seka. Tai paskatino tvirtinti, kad baltymų evoliuciniai pokyčiai buvo pastovūs per visą geologinį laiką.

Naudodamiesi šiomis žiniomis, mokslininkai gali numatyti, kada filogenetiniame gyvybės medyje išsiskyrė dvi rūšys. Hemoglobino baltymo nukleotidų sekos skirtumų skaičius reiškia tam tikrą laiko tarpą, kuris praėjo nuo dviejų rūšių atsiskyrimo nuo bendro protėvio. Šių skirtumų nustatymas ir laiko apskaičiavimas gali padėti organizmus išdėstyti tinkamoje filogenetinio medžio vietoje, atsižvelgiant į glaudžiai susijusias rūšis ir bendrą protėvį.

Taip pat yra ribos, kiek informacijos evoliucinis laikrodis gali suteikti apie bet kurią rūšį. Dažniausiai jis negali nurodyti tikslaus amžiaus ar laiko, kada jis buvo atskirtas nuo filogenetinio medžio. Tai gali tik apytikslis laikas, palyginti su kitomis to paties medžio rūšimis. Dažnai evoliucinis laikrodis nustatomas pagal konkrečius įrodymus iš fosilijų. Tada radiometrinį fosilijų datą galima palyginti su evoliuciniu laikrodžiu, kad būtų galima gerai įvertinti skirtumo amžių.

1999 m. FJ Ayala atliktas tyrimas atskleidė penkis veiksnius, kurie kartu riboja evoliucinio laikrodžio veikimą. Šie veiksniai yra tokie:

• Laiko trukmės keitimas tarp kartų
• Populiacijos dydis
• Skirtumai, būdingi tik tam tikrai rūšiai
• Baltymų funkcijos pasikeitimas
• Mechanizmo pokyčiai natūrali atranka

Nors šie veiksniai daugeliu atvejų yra ribojantys, yra būdų, kaip juos statistiškai įvertinti skaičiuojant laiką. Tačiau jei šie veiksniai atsirastų, evoliucinis laikrodis nėra pastovus, kaip ir kitais atvejais, bet kinta savo laiku.

Evoliucinio laikrodžio tyrimas gali padėti mokslininkams geriau suprasti, kada ir kodėl atsirado kai kurių filogenetinio gyvybės medžio dalių specifikacija. Šie skirtumai gali padėti suprasti, kada įvyko svarbūs istorijos įvykiai, pavyzdžiui, masiniai išnykimai.