|
Учёные из Кембриджского университета (University of Cambridge) обнаружили, возможно, самые древние биологические часы. Такой вывод следует из работы, опубликованной в журнале Nature.
При переработке кислорода, который попадает в организм при дыхании, образуются вредные вещества. Для их нейтрализации организм вырабатывает специфические ферменты - пероксиредоксины. Группа биохимиков, возглавляемая Акхилешом Редди (Akhilesh Reddy), в 2011 году обнаружила, что периоды выработки этих ферментов цикличны. Процесс повторяется каждые 24 часа.
Учёные нашли аналогичные ферменты у мышей, мух, растений, грибов и бактерий. И у всех видов цикл активности фермента был равен одним суткам. Это открытие позволило предположить, что пероксиредоксины появились ещё у древних простейших организмов. Произошло это два с половиной миллиарда лет назад, когда в атмосфере Земли начал накапливаться кислород.
В те далёкие времена концентрация кислорода в атмосфере повышалась в светлое время суток, когда активно работал фотосинтез. Одновременно в клетках бактерий возрастало количество токсинов, и вырабатывалось больше ферментов, необходимых для их нейтрализации. Со временем бактерии научились активировать эти защитные процессы заранее, не дожидаясь роста концентрации кислорода. Ферменты появлялись с восходом солнца, а ночью «успокаивались». Так были запущены первые в истории нашей планеты биологические часы, делают вывод учёные.
Отметим, что благодаря биологическим часам всё живое на планете способно ориентироваться во времени. По ним растения закрывают на ночь лепестки, пчёлы возвращаются в улей, птицы и бабочки совершают многокилометровые перелёты. Цикл биологических часов составляет 24 часа и может сохраняться даже при отсутствии видимых признаков смены дня и ночи. Всем путешественникам, совершившим долгий перелёт в другой часовой пояс, известно, как трудно адаптироваться к местному времени.
Сегодня биологические часы организмов регулируют определённые гены. При этом у разных видов животных и растений эти гены и принципы их работы различаются. Это свидетельствует о том, что «общего предка» у биологических часов разных организмов нет. «Маловероятно, чтобы даже на первых ступенях эволюции один фермент мог служить будильником для всего организма. Скорее всего, существовали и другие, пока неизвестные аналоги. Судя по всему, мы изобретали колесо неоднократно», - говорит Акхилеш.
Однако открытие учёных из Великобритании даёт некоторое представление о том, как природа изобрела первые циркадные ритмы. Возможно, биологические часы на основе ферментов послужили отправной точкой для развития более сложных способов определения времени.
В ближайшем будущем специалисты Кембриджа планируют научиться управлять так называемыми «ферментными часами» и проверить, способны ли они влиять на работу биологических часов современных организмов.
| |