Hunter
Elképzelhetetlen az evolúció oxigén nélkül
Általános nézet hogy az emberek és az állatok nem létezhetnek oxigén nélkül, a tudósok azonban most újabb információkkal lettek gazdagabbak arról az anyagról, ami egykor méreg volt.
Az amerikai Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium (LLNL) és a Boston Egyetem új kutatása bebizonyítja, hogy számos összetett biomechanikai hálózat, melytől az ember és más fejlett organizmusok léte függ, nem alakulhatott volna ki oxigén nélkül.
Jason Raymond, az LLNL kutatója és bostoni kollégája, Daniel Serge számítógépes szimulációkkal vizsgálták az oxigén hatását a metabolikus hálózatokon, azokon a biokémiai rendszereken, melyek lehetővé teszik az organizmusoknak a táplálék és tápanyag az élet fenntartásához szükséges energiává való átalakítását. Elemzésük szerint a legnagyobb és legösszetettebb hálózatoknak, mint amik bennünk is dolgoznak, szükségük van a molekuláris oxigén jelenlétére.
A kutatók azt vették szemügyre, hogyan változtatja az elérhető oxigén mennyisége a különböző kémiai reakciókat a metalbolizmus melléktermékeire, a metabolitokra, valamint a metabolizmus végrehajtásához szükséges enzimekre levetítve. Raymond és Serge a publikus géntérképekből összegyűjtött információkból kiszámították az összes ismert metabolikus reakcióhoz szükséges több ezer enzim lehetséges kombinációinak számát, ami gyakorlatilag egy végtelen számot, 10 a 16 536-ont eredményezett. Ennyi hálózatot azonban még a világ legjobb szuperszámítógépeivel felszerelt LLNL sem képes szimulálni, így a projekt kivitelezhetősége érdekében a kutatók a Monte Carlo néven ismert statisztikai technikát alkalmazták, mellyel véletlenszerűen kiválasztottak, majd szimuláltak közel 100 000 hálózatot.
A különböző hálózattípusokat méreteik és kapcsolódásaik alapján négy különböző csoportba sorolták, a legnagyobb csoport tagjainál minden esetben jelen volt az oxigén. A kisebb, egyszerűbb hálózatokat oxigénmentes járatok veszik körül, ezek minden általunk ismert életformában megtalálhatók, az egysejtűektől a legnagyobb emlősökig. Bizonyos folyamatok a legelső sejtszintű élet számára is szükségesek voltak a túléléshez, melyek a mai napig léteznek, ilyen többek közt a cukor lebontása.
A magasabb szintű életformáknak azonban már ennél fejlettebb folyamatokra is szükségük van, mint például a szteroidok és alkaloidák szintetizálásának, vagy lebontásának képessége, ezekhez viszont már kell az oxigén. Egészen kétmilliárd évvel ezelőttig azonban a Föld légkörének csupán egytized százaléka volt oxigén, a többit főként széndioxid, kéndioxid és nitrogén tette ki. Az első mikroorganizmusok aminosavakból, hidrogén-szulfidból, szerves szénből és hasonló összetevőkből biztosították fennmaradásukat. Számukra az oxigén nem csupán szükségtelen, de mérgező is volt.
Azonban körülbelül 2,2 milliárd évvel ezelőtt példátlan átalakulás vette kezdetét. A cyanobaktériumok, kék-zöld algák elsajátították a fotoszintézist, a napfény, széndioxid és víz felhasználásával, mellyel cukrot és más szénhidrogéneket termeltek, illetve oxigént bocsátottak ki melléktermékként. Az alapanyagok bőségének köszönhetően a cyanobaktériumok szaporodásnak indultak, az általuk megtermelt oxigén pedig betöltötte az óceánt és a légkört. Ma a baktériumok és a növények fotoszintézise által a légkör közel 20 százalékát teszi ki az oxigén. Az oxigénszint növekedésével a légkör halálossá vált a mikroorganizmusok számára, melyek egy része az óceánok mélyén keresett menedéket.
Többségük viszont szerencsénkre alkalmazkodott a megváltozott körülményekhez - ezzel vette kezdetét az összetett élet bolygónkon. Egy korábbi kutatás szerint 50 millió évvel ezelőtt éles emelkedés következett be a légköri oxigénszintjében, ami óriási evolúciós lökést adott az emlősöknek, melyek lassanként dominánssá váltak. Az oxigén jelentette a kulcsot ahhoz, hogy nagy, komplex, többsejtű organizmusokká nőjük ki magunkat.
Az új tanulmány azt sugallja, hogy mégsem elvetendő, ha olyan helyen kutatjuk a többé-kevésbé intelligens életet, ahol megtalálható az oxigén vagy az ózon, amihez ha még víz is társul, akkor kifejezetten jó az esély, hogy lakható bolygóra bukkantunk.
Az amerikai Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium (LLNL) és a Boston Egyetem új kutatása bebizonyítja, hogy számos összetett biomechanikai hálózat, melytől az ember és más fejlett organizmusok léte függ, nem alakulhatott volna ki oxigén nélkül.
Jason Raymond, az LLNL kutatója és bostoni kollégája, Daniel Serge számítógépes szimulációkkal vizsgálták az oxigén hatását a metabolikus hálózatokon, azokon a biokémiai rendszereken, melyek lehetővé teszik az organizmusoknak a táplálék és tápanyag az élet fenntartásához szükséges energiává való átalakítását. Elemzésük szerint a legnagyobb és legösszetettebb hálózatoknak, mint amik bennünk is dolgoznak, szükségük van a molekuláris oxigén jelenlétére.A kutatók azt vették szemügyre, hogyan változtatja az elérhető oxigén mennyisége a különböző kémiai reakciókat a metalbolizmus melléktermékeire, a metabolitokra, valamint a metabolizmus végrehajtásához szükséges enzimekre levetítve. Raymond és Serge a publikus géntérképekből összegyűjtött információkból kiszámították az összes ismert metabolikus reakcióhoz szükséges több ezer enzim lehetséges kombinációinak számát, ami gyakorlatilag egy végtelen számot, 10 a 16 536-ont eredményezett. Ennyi hálózatot azonban még a világ legjobb szuperszámítógépeivel felszerelt LLNL sem képes szimulálni, így a projekt kivitelezhetősége érdekében a kutatók a Monte Carlo néven ismert statisztikai technikát alkalmazták, mellyel véletlenszerűen kiválasztottak, majd szimuláltak közel 100 000 hálózatot.
A különböző hálózattípusokat méreteik és kapcsolódásaik alapján négy különböző csoportba sorolták, a legnagyobb csoport tagjainál minden esetben jelen volt az oxigén. A kisebb, egyszerűbb hálózatokat oxigénmentes járatok veszik körül, ezek minden általunk ismert életformában megtalálhatók, az egysejtűektől a legnagyobb emlősökig. Bizonyos folyamatok a legelső sejtszintű élet számára is szükségesek voltak a túléléshez, melyek a mai napig léteznek, ilyen többek közt a cukor lebontása.
A magasabb szintű életformáknak azonban már ennél fejlettebb folyamatokra is szükségük van, mint például a szteroidok és alkaloidák szintetizálásának, vagy lebontásának képessége, ezekhez viszont már kell az oxigén. Egészen kétmilliárd évvel ezelőttig azonban a Föld légkörének csupán egytized százaléka volt oxigén, a többit főként széndioxid, kéndioxid és nitrogén tette ki. Az első mikroorganizmusok aminosavakból, hidrogén-szulfidból, szerves szénből és hasonló összetevőkből biztosították fennmaradásukat. Számukra az oxigén nem csupán szükségtelen, de mérgező is volt.
Azonban körülbelül 2,2 milliárd évvel ezelőtt példátlan átalakulás vette kezdetét. A cyanobaktériumok, kék-zöld algák elsajátították a fotoszintézist, a napfény, széndioxid és víz felhasználásával, mellyel cukrot és más szénhidrogéneket termeltek, illetve oxigént bocsátottak ki melléktermékként. Az alapanyagok bőségének köszönhetően a cyanobaktériumok szaporodásnak indultak, az általuk megtermelt oxigén pedig betöltötte az óceánt és a légkört. Ma a baktériumok és a növények fotoszintézise által a légkör közel 20 százalékát teszi ki az oxigén. Az oxigénszint növekedésével a légkör halálossá vált a mikroorganizmusok számára, melyek egy része az óceánok mélyén keresett menedéket. Többségük viszont szerencsénkre alkalmazkodott a megváltozott körülményekhez - ezzel vette kezdetét az összetett élet bolygónkon. Egy korábbi kutatás szerint 50 millió évvel ezelőtt éles emelkedés következett be a légköri oxigénszintjében, ami óriási evolúciós lökést adott az emlősöknek, melyek lassanként dominánssá váltak. Az oxigén jelentette a kulcsot ahhoz, hogy nagy, komplex, többsejtű organizmusokká nőjük ki magunkat.
Az új tanulmány azt sugallja, hogy mégsem elvetendő, ha olyan helyen kutatjuk a többé-kevésbé intelligens életet, ahol megtalálható az oxigén vagy az ózon, amihez ha még víz is társul, akkor kifejezetten jó az esély, hogy lakható bolygóra bukkantunk.
