Náttúrufræðingurinn - 2005, Blaðsíða 29

Tímarit Hins íslenska náttúrufræðifélags
artnars vegar og heilkjömunga hins
vegar (5. mynd), enda aðhyllist
Forterre þá tilgátu. Aðlögun að heitu
umhverfi hafi m.a. lýst sér í því að
litningar dreifkjörnunga urðu hring-
laga en hringlaga DNA þolir betur
hita en línulegt DNA. í annan stað
hafi þær losað sig við ýmsar einþátta
RNA-sameindir sem vom leifar frá
RNA-tímanum og eru enn til í
heilkjörnungum eins og fyrr var
bent á. Þessar sameindir kunna að
hafa verið einkar viðkvæmar fyrir
hita. Enn fremur hafi komist á
frumuskipulag sem leyfði að
mRNA-sameindir væru skamm-
æjar. I dreifkjörnungum eru þær
nýttar við prótínsmíð jafnóðum og
þær eru myndaðar en í heilkjörn-
ungum þarf að flytja þær í gegnum
kjamahimnu út í umfrymið. Líftími
þeirra þarf því að vera miklu lengri
en í dreifkjömungum. Slíkt hentar
illa við háan hita.
Samkvæmt tilgátu Forterres hafa
heilkjörnungar því verið ylkærir
frekar en hitakærir allt frá upphafi
en bæði raunbakteríur og forn-
bakteríur eiga skipulag sitt að vem-
legu leyti að þakka aðlögun að heitu
umhverfi. Síðar hafi ýmsar bakteríur
lagað sig að lægri hita, bæði raun-
bakteríur og fornbakteríur, og til eru
nú þær sem kunna best við sig
nálægt frostmarki.
Tilgáta Forterres hefur vakið
athygli en því fer þó fjarri að hún
hafi hlotið samþykki allra sem um
málið fjalla.
ÓSAMRÆMI
í ÆTTFÆRSLU GENA
Skyldleikagreiningin sem Woese og
Fox byggðu á þegar þeir skipuðu
lífverum í veldin þrjú3 fólst einvörð-
ungu í samanburði á rRNA-sam-
eindum. Fljótlega lék mönnum
forvitni á að vita hvort greining á
ættartengslum skyldra prótína gæfi
sömu niðurstöðu og styddi þrí-
skiptinguna. Fjölmargar prótínfjöl-
skyldur hafa verið athugaðar.
Niðurstöðurnar stinga oft í stúf við
veldaskiptingu Woese og Fox. Ólík-
ar prótínfjölskyldur gefa hins vegar
mismunandi niðurstöður. Athyglis-
7. mynd. Hvatberar, til vinstri Ijósmynd úr
vert er að mörg af prótínum heil-
kjörnunga reynast frekar vera í ætt
við prótín raunbaktería en forn-
baktería. T.d. virðast tveir þriðju
hlutar af prótínum gersvepps vera
þannig ættaðir.26,27
Líklegasta skýringin á „afbrigði-
legri" ættfærslu einstakra prótína er
almennt talin vera sú að gen hafi
flust í talsverðum mæli á milli veld-
anna þriggja.28 Athuganir á erfðaefni
baktería hafa staðfest að flutningur
erfðaefnis á sér stað milli tegunda.
Þannig er talið að um 18% af genum
bakteríunnar Escherichia coli séu
aðflutt.29 Þau hafa basasamsetningu
sem er frábrugðin dæmigerðri sam-
setningu erfðaefnis tegundarinnar.
Þessi gen hafa flust inn í erfðaefni E.
coli á síðustu 100 milljón árum eftir
að hún skildist frá systurtegund
sinni Salmonella typhimurium.29
Flutningur gena á milli tegunda er
stundum kallaður láréttur gena-
flutningur. Margir telja að láréttur
genaflutningur hafi verið mjög
þýðingarmikill fyrir þróun bakteríu-
tegunda og sé það enn.
Til eru gen sem ekki virðast
flytjast á milli velda og sýna sömu
ættartengsl og rRN A-genin. Þetta
eru einkum gen sem tilheyra prótín-
myndunar-, umritunar- og eftir-
myndunarkerfunum. í þessum kerf-
um er samstarf prótína náið og þau
hafa þróast til nákvæmrar samstill-
ingar starfa. Þótt kerfin starfi í
aðalatriðum eins í ólíkum tegundum
hafa einstök prótín þróast með mis-
munandi hætti og jafnframt sam-
skipti þeirra við önnur prótín innan
kerfanna. Ólíklegt er að prótín úr
einni tegund geti komið í stað sam-
Ytri himna
Kambar
rafeindasmásjá, til hægri skematísk mynd.
svarandi prótíns úr annarri tegund í
slíku kerfi, a.m.k. ef um fjarskyldar
tegundir er að ræða. í nýlegri at-
hugun var staðfest að meirihluti
prótína sem tilheyra prótínmyndun-
arkerfinu í raunbakteríum er ósnort-
inn af láréttum genaflutningi.30 Þetta
er lrka talið eiga við um rRNA-genin
sjálf. Þrátt fyrir allmikinn láréttan
genaflutning virðist því vera hægt
að búa til áreiðanleg skyldleikatré
bakteríutegunda. Vandinn eykst þó
augljóslega eftir því sem farið er
lengra aftur í tíma.
ENN UM HEILK)ÖRNUNGA
Hér að framan hefur verið rætt
nokkuð um ætt og uppmna heil-
kjömunga og hefur þá einvörðungu
verið vísað til kjama og erfðaefnis.
En eins og áður var drepið á og sjá
má á 3. mynd hafa heilkjarnafmmur
í umfrymi sínu frumulíffæri sem
ekki eiga sér hliðstæðu í dreifkjörn-
ungum. Hvatberar (7. mynd), sem
em líffæri öndunar, em í fmmum
langflestra heilkjörnunga og í
frumum grænna plantna em að auki
grænukom (8. mynd) þar sem ljós-
tillífun fer fram. Þessi frumulíffæri
hafa sitt eigið erfðaefni þótt ekki sé
það mikið að vöxtum eða gena-
margt. Fjöldi gena í hvatbera-DNA
er mismunandi eftir tegundum en
þau eru innan við 100 í öllum þeim
tegundum sem hafa verið at-
hugaðar.31 Hvatberar mannsins hafa
gen fyrir aðeins 13 prótín auk 24
gena fyrir tRNA og rRNA. Bæði
hvatberar og grænukom hafa sitt
eigið prótínmyndunarkerfi.
Undir lok nítjándu aldar var sett
99