Do Ponto De Vista Dos Pássaros, As Pessoas - Daltônico. Como Surgiu A Visão Em Cores. - Visão Alternativa

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Vídeo: Como Pessoas Daltônicas Veem O Mundo 2024, Março
Anonim

Por muito tempo, a questão de como, como resultado de mudanças aleatórias (mutações) no genoma dos seres vivos, novas informações aparecem, permaneceu em aberto. No entanto, os cientistas ainda conseguiram descobrir como ocorre a expansão e a reposição do genoma. Um dos mecanismos mais importantes para a obtenção de novas informações é o processo de duplicação gênica

Na foto: Águia careca. Ele vê o mundo em uma gama de cores mais ampla do que uma pessoa.

Alexander Markov, Doutor em Ciências Biológicas, Pesquisador Principal do Instituto Paleontológico da Academia Russa de Ciências, fala sobre ele.

Como as novas descobertas no campo da genética nos permitem entender o mecanismo de aparecimento de novos genes e novas propriedades no corpo?

- Um dos argumentos mais típicos de quem nega a evolução soa mais ou menos assim: não podemos imaginar como uma nova informação pode surgir como resultado de mutações aleatórias no genoma. Parece a muitos intuitivamente que mudanças aleatórias feitas, por exemplo, em algum texto, não podem criar novas informações. Eles só podem trazer barulho ou caos. Enquanto isso, a ciência hoje já está muito bem ciente de como, no curso da evolução, novas informações aparecem no genoma, novos genes, novas funções, novas características em um organismo e assim por diante. E um dos mecanismos mais importantes para o surgimento de novas informações genéticas é a duplicação de genes e a subsequente divisão de funções entre eles. A ideia é muito simples: havia um gene, agora existem dois como resultado de uma mutação aleatória. No início, os genes são os mesmos. E então, como resultado do acúmulo de mutações aleatórias em duas cópias desse gene, eles se tornam ligeiramente diferentes e há uma chance de que compartilhem funções entre si.

Dê um exemplo do surgimento de um novo gene

- Agora existem muitos exemplos bem estudados. Em geral, essa ideia em si é bastante antiga, já na década de 1930, o grande biólogo, geneticista John Haldwin, sugeriu que a duplicação, isto é, a duplicação de genes, desempenha um papel importante no surgimento de inovações evolutivas. E nos últimos anos, em conexão com o desenvolvimento da genética molecular, a leitura dos genomas, surgiram muitos exemplos convincentes, boas ilustrações de como isso realmente acontece. Uma das mais brilhantes, está associada à evolução da visão das cores nos mamíferos, ou melhor, de forma ainda mais ampla, nos vertebrados terrestres. Quando os vertebrados terrestres apareceram pela primeira vez, chegaram a pousar no período Devoniano, eles ainda tinham a chamada visão tetrocromática, que surgia ao nível dos peixes. O que isso significa? A visão de cores é determinada por proteínas sensíveis à luz da retina - existem tais células cone,que são responsáveis pela visão das cores e nesses cones existem proteínas sensíveis à luz chamadas opsinas. Os peixes dos quais os vertebrados evoluíram e os primeiros vertebrados terrestres tinham quatro dessas opsinas. Cada opsina é sintonizada em um comprimento de onda específico.

Podemos dizer que os peixes veem exatamente quatro cores?

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- Isso não significa que uma determinada opsina reage apenas a uma determinada onda, significa que um determinado comprimento de onda excita mais essa opsina e, quanto mais o comprimento de onda difere, mais fraca ela reage. O sistema de visão tetracromática de cores é um sistema muito bom, ele dá uma distinção muito clara das tonalidades de todo o espectro e em muitos vertebrados modernos foi preservado, por exemplo, em pássaros. Os pássaros são ótimos em distinguir cores, aparentemente melhores do que nós. Muitos podem ver na faixa ultravioleta, algumas espécies têm padrões de UV em sua plumagem. E talvez os pássaros achassem o sistema de transmissão de cores de nossas televisões e monitores extremamente pobre. Porque usamos um sistema tricromático, misturando três cores - nossa visão é organizada da mesma forma. O pássaro tem quatro, não três.

Ou seja, as pessoas em comparação com os pássaros veem o mundo mais primitivo

- Do ponto de vista dos pássaros, somos um pouco daltônicos. Nos humanos, como eu disse, o sistema tricromático é três opsinas, sintonizadas em três ondas diferentes. Um para o azul, outro para o verde e o terceiro mudou para o amarelo. Mas o mais interessante é que outros mamíferos, além de humanos e macacos, têm visão dicromática, só têm duas opsinas. Eles não têm uma terceira, que está mais próxima da extremidade vermelha do espectro e, portanto, distinguem o azul do verde, mas não distinguem o verde do vermelho. Como isso aconteceu? Por que os mamíferos perderam duas opsinas?

Sabe-se que os ancestrais tinham quatro e os mamíferos têm duas opsinas. Aparentemente, a perda de duas opsinas foi associada ao fato de que os mamíferos mudaram para um estilo de vida noturno no início de sua história. Por que eles mudaram para um estilo de vida noturno? Isso se deveu às vicissitudes de uma longa competição entre as duas principais linhas evolutivas dos vertebrados terrestres. Essas linhas são chamadas de sinapsídeo e diápside. A linha sinapsídica consiste em lagartos semelhantes a animais, répteis semelhantes a animais. E esse grupo era dominante entre os vertebrados terrestres nos tempos antigos, no período Permiano, há mais de 250 milhões de anos. Depois, no período Triássico, tiveram concorrentes fortes, representantes da linha diapsid. Nos animais modernos, todos os répteis, crocodilos, lagartos e pássaros pertencem à linha diápsida. No período Triássico, apareceram predadores ativos, correndo rápido, inclusive sobre duas pernas. Répteis diapsídeos, crocodilos começaram a expulsar nossos ancestrais de sinapsídeos ou répteis com dentes de animais. E essa competição terminou inicialmente não em favor de nossos ancestrais. No final do período Triássico, surgiram os répteis diápsidos de corrida rápida, deram origem a um novo grupo, um novo grupo surgiu deles - os dinossauros, que se tornaram durante muito tempo os predadores diurnos e herbívoros dominantes em todo o planeta. Eles ocuparam todos os nichos diurnos, nichos de animais na classe de grande porte. No final do período Triássico, surgiram os répteis diápsidos de corrida rápida, deram origem a um novo grupo, um novo grupo surgiu deles - os dinossauros, que se tornaram durante muito tempo os predadores diurnos e herbívoros dominantes em todo o planeta. Eles ocuparam todos os nichos diurnos, nichos de animais na classe de grande porte. No final do período Triássico, surgiram os répteis diápsidos de corrida rápida, deram origem a um novo grupo, um novo grupo surgiu deles - os dinossauros, que se tornaram durante muito tempo os predadores diurnos e herbívoros dominantes em todo o planeta. Eles ocuparam todos os nichos diurnos, nichos de animais na classe de grande porte.

A linha sinapsídica foi forçada a ir para a noite, subterrânea, eles esmagados. No período Permiano havia répteis sinapsídeos gigantes, no final do período Triássico uma pequena coisa permaneceu. Ao mesmo tempo, no final do período Triássico, terminava o processo da chamada mamiferização dos répteis sinapsídeos, ou seja, grosso modo, surgiam os primeiros mamíferos. Todos os outros répteis sinapsídeos foram extintos, e um grupo tornou-se mamífero e eles sobreviveram. Mas eles sobreviveram, tornando-se pequenos e noturnos. Durante os períodos Jurássico e Cretáceo, os mamíferos eram noturnos - pareciam algum tipo de musaranhos, ratos. Por serem noturnos, a visão colorida tornou-se quase inútil para eles. Porque os cones ainda não funcionam à noite, a seleção natural não poderia suportar quatro descritivos, visão tetrocromática,porque essa visão não era necessária.

A seleção natural não pode olhar para o futuro, funciona assim: ou você usa o gene ou o perde. Se o gene não for necessário aqui e agora, as mutações que surgem e o estragam não são eliminadas por seleção, e o gene, mais cedo ou mais tarde, falha.

A perda de genes provavelmente visa preservar quaisquer forças no corpo, com máxima economia, máxima eficiência, ou seja, nada deve funcionar ocioso em nosso corpo

- Em princípio, sim, claro, isso é economia - o excesso de proteína não é sintetizado. Devo dizer que, em geral, muito excesso de proteínas são sintetizados no corpo, que se tornaram desnecessários, mas ainda não tiveram tempo de morrer, isso não acontece tão rápido, mas no final acontece. No início, pensava-se que ambos os genes da opsina foram perdidos pelos ancestrais dos mamíferos ou pelos primeiros mamíferos muito rápida e praticamente ao mesmo tempo. Já no genoma do ornitorrinco - e este é um representante dos mamíferos mais primitivos, está um dos genes perdidos. Ou seja, o ornitorrinco possui mais três opsinas, enquanto os mamíferos mais avançados possuem apenas duas. Os genes foram perdidos, portanto, por sua vez. O ancestral comum dos mamíferos ainda tinha três opsinas, e placentários e marsupiais, excluindo o ornitorrinco ovíparo e equidna, apenas duas opsinas.

Como, então, nossos ancestrais, macacos, recuperaram sua visão tricromática? E aqui o mecanismo de duplicação de genes simplesmente funcionou. Quando a era dos dinossauros acabou e os mamíferos puderam se tornar diurnos novamente, eles permaneceram com sua visão dicromática, porque não havia para onde levar os genes perdidos.

E isso continua na maioria dos grupos de mamíferos, embora fosse útil para eles distinguir as cores, mas não há para onde levar o gene. Mas os ancestrais dos macacos do Velho Mundo tiveram sorte. Eles tinham um dos dois genes opsina restantes passando por duplicação, duplicação e seleção natural sintonizando rapidamente duas cópias do gene resultante em comprimentos de onda diferentes. Foram necessárias apenas três mutações para fazer isso - substituir três aminoácidos em uma proteína, uma mudança bem pequena. Uma pequena operação, devido à qual o comprimento de onda ao qual uma das opsinas reage mudou para o lado vermelho. Isso é o suficiente para distinguirmos entre vermelho e verde. Isso possibilitou que os ancestrais dos primeiros macacos do Velho Mundo passassem a comer frutas e folhagem fresca nas florestas tropicais: é muito importante distinguir o vermelho do verde,frutos maduros de folhas verdes e jovens de folhas velhas.

Mas isso só aconteceu com os macacos do Velho Mundo. Este é um acontecimento feliz - a duplicação do gene ocorreu nos ancestrais dos macacos do Velho Mundo depois que a América se separou da África e nadou, entre eles estava o Oceano Atlântico. Os macacos americanos não tiveram sorte e a maioria deles ficou com uma visão dicromática. E eles ainda vivem assim. Claro, também seria útil para eles distinguirem frutas vermelhas de verdes, mas o que fazer se não houver gene?

Acontece que os macacos do Novo Mundo não distinguem o vermelho do verde, erram, comem alguma coisa?

- Acontece assim. Talvez seja por isso que os macacos do Velho Mundo se tornaram pessoas, e os macacos do Novo Mundo não.

Autor: Olga Orlova

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