Кислород заставил клетки обзавестись биологическими часами



Молекулярная структура пероксиредоксина. Изображение Wikipedia/PDB.

Биологи предположили, что пероксиредоксин, фермент, участвующий в нейтрализации опасных форм кислорода в клетке, может быть основой биологических часов, универсальных для всех живых организмов. Работа опубликована в журнале Nature, ее краткое содержание приводит Nature News.

Пероксиредоксин разлагает опасные для живых существ пероксиды до воды. Фермент может находится в окисленном или восстановленном состоянии, относительное содержание которых колеблется в течение дня. Ранее те же исследователи показали, что

отношение содержания одной формы к другой колеблется практически одинаково у морских водорослей и человеческих эритроцитов – с периодичностью приблизительно в 24 часа.

В новой работе авторы показали, что такие суточные колебания происходят и у других, причем совершенно разных организмов, – мышей, дрозофил, некоторых растений, а также у бактерий и архей – словом, у представителей всех доменов жизни.

На настоящий момент известно несколько механизмов, которые могут управлять биологическими часами живых существ. Они имеют разное устройство у разных организмов и, например, у животных и растений возникли независимо друг от друга. Большинство из них тем или иным образом зависят от периодичности солнечного света.

Суточные колебания пероксиредоксина, напротив, универсальны и не зависят напрямую от света. Кроме того, путем внесения мутаций, авторам удалось отключить некоторые из механизмов известных суточных ритмов и показать, что их отключение не влияет на колебания пероксиредоксина. С другой стороны, авторам не удалось показать, как именно эти колебания могут влиять на поведение живых существ.

Исследователи также предложили гипотезу, объясняющую связь между возникновением первых универсальных биологических часов с активными формами кислорода. По их мнению,

при возникновении кислородного фотосинтеза концентрация перекисей в клетке сильно возрастала днем и спадала ночью. Клеткам было необходимо подготовиться к дневному возрастанию концентрации перекисей с помощью активации необходимых ферментов. Со временем возникшую систему потомки фотосинтезирующих организмов применили для регуляции уже других периодических процессов.

Источник

«Наука движется вперед пропорционально массе знаний, унаследованных ею от предшествующего поколения, следовательно, при самых обыкновенных условиях она … растет, растет в геометрической прогрессии»

Фридрих Энгельс

Файлы

Возобновляемые источники энергии

Теория всего. Происхождение и судьба Вселенной

Устройство нашей Вселенной

Мозг и душа