Mayns, Valensiya, Madrid və Sürixdən olan dörd alim arasında beynəlxalq əməkdaşlıq “ Proceedings of the National Academy of Sciences” jurnalında Yer kürəsində həyatın təkamül tarixində mürəkkəbliyin ən əhəmiyyətli artımına: eukaryotik hüceyrənin mənşəyinə işıq salan yeni araşdırma dərc edib.

Endosimbiotik nəzəriyyə geniş şəkildə qəbul edilsə də, bir arxe ilə bakteriyanın birləşməsindən sonra keçən milyardlarla il eukaryotik hüceyrənin meydana çıxmasına qədər filogenetik ağacda təkamül aralıqlarının olmaması ilə nəticələndi. Bu, biologiyanın mərkəzində qara dəlik adlandırılan biliklərimizdəki boşluqdur.

Bu layihədə Johannes Gutenberg Universitetinin Mainz (JGU) nümayəndəsi Dr. Enrique M. Muro, “Yeni tədqiqat həyatın genetik arxitekturasının mürəkkəbliyin bu qədər artmasına imkan vermək üçün necə çevrildiyini kəmiyyətcə başa düşən nəzəri və müşahidə yanaşmalarının qarışığıdır” dedi.

Zülalların və zülal kodlayan genlərin uzunluğu artır

PNAS -dakı məqalə göstərir ki, zülal uzunluqlarının və onlara uyğun genlərin paylanması bütün həyat ağacı üzrə log-normal paylanmalara əməl edir. Bunun üçün 9913 müxtəlif proteom və 33627 genom analiz edilib. Log-normal paylamalar adətən multiplikativ proseslər nəticəsində yaranır.

Okhemin ülgüc prinsipinə əməl edərək, tədqiqatçılar gen uzunluğunun paylanmasının təkamülünü multiplikativ stoxastik proseslər kimi modelləşdirdilər. Əslində, onlar ardıcıllıq uzunluğu ilə əlaqəli bütün genetik operatorların hərəkətini modelləşdirdilər.

LUCA-dan, yəni həyatın üç sahəsinin – bakteriya, arxeya və eukaryanın yarandığı fərz edilən son universal ümumi əcdaddan başlayaraq, tədqiqatçılar həm nəzəri, həm də müşahidə yolu ilə orta gen uzunluqlarının müxtəlif növlər arasında təkamül zamanı eksponent olaraq təkamül etdiyini tapdılar. Bundan əlavə, onlar bütün həyat ağacı boyunca gen artımının miqyaslı-invariant mexanizmini kəşf etdilər, burada dispersiya birbaşa zülalın orta uzunluğundan asılıdır.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1645945215&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=100&lmt=1744977758&rafmt=1&armr=3&format=750×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-04-evolutionary-algorithmic-phase-transition-billion.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NiIsbnVsbCwwLG51bGwsIjY0IixbWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTM1LjAuNzA0OS45NiJdLFsiTm90LUEuQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzNS4wLjcwNDkuOTYiXV0sMF0.&dt=1744977758355&bpp=1&bdt=101&idt=193&shv=r20250417&mjsv=m202504140101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744977562%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744977562%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1744977562%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2615084516515&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=448&ady=2186&biw=1905&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31091832%2C95353420%2C95357877%2C31090357%2C95357716&oid=2&pvsid=3758147274647583&tmod=1223384559&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7Co%7CpeEbr%7C&abl=NS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=200

33,627 genomda tutulan bütün növləri təmsil etməklə, komanda proqnozları müşahidə yolu ilə yoxlaya bildi və üstəlik, orta gen uzunluğunun orqanizmin mürəkkəbliyi üçün çox yaxşı surroqat olduğunu göstərdi. Madrid Politexnik Universitetindən Dr. Bartolo Luke kəmiyyət biologiyası üzrə təmiz bir məşqdə əlavə etdi: “Bir növdə zülal kodlaşdıran genlərin orta uzunluğunu bilməklə biz bu növ daxilində gen uzunluğunun bütün paylanmasını hesablaya bilərik.”

Fərqli növlər üzrə orta zülal uzunluqlarının müvafiq gen uzunluqlarına qarşı təkamülünü təmsil edərkən, onların prokaryotlarda eyni vaxtda təkamül etdiyi müşahidə edilir, çünki onların genlərində kodlaşdırılmayan ardıcıllıqlar demək olar ki, yoxdur. Bununla belə, orta gen uzunluğu 1500 nukleotidə çatdıqdan sonra, zülallar gen artımının multiplikativ prosesindən ayrılır və orta zülal uzunluğu eukaryotik hüceyrənin başlanğıcından sonra təxminən 500 amin turşusu səviyyəsində aydın həddə sabitləşir və eukaryotik hüceyrənin görünüşünü qeyd edir.

Bu andan etibarən və zülallarda baş verənlərdən fərqli olaraq, orta gen uzunluğu kodlaşdırılmayan ardıcıllıqların olması səbəbindən prokaryotlarda olduğu kimi artmağa davam edir.

Alqoritmik faza keçidi

Kritik hadisələrin təhlili daha sonra maqnit materiallarının fizikasında yaxşı öyrənilmiş bir faza keçidinin 1500 nukleotidin kritik gen uzunluğunda baş verdiyi qənaətinə gəldi. Bu, eukaryogenezi qeyd edir və həyatın təkamülünü iki fərqli mərhələyə ayırır : kodlaşdırma mərhələsi (prokarya) və kodlaşdırılmayan faza (eukarya).

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

Bundan əlavə, bu keçidlərin xarakterik hadisələri, məsələn, kritik yavaşlama müşahidə olunur, burada sistemin dinamikası kritik nöqtə ətrafında bir çox metastabil vəziyyətlərdə tələyə düşür . “Bu, erkən protistlər və göbələklərdə təsdiqlənir” dedi Valensiya Universitetindən Dr. Fernando Ballesteros.

Sürix Universitetindən professor Jordi Baskompte əlavə etdi ki, “faza keçidi alqoritmik idi”. Kodlaşdırma mərhələsində, LUCA-ya yaxın bir ssenaridə, qısa zülallarla, zülalların və onlara uyğun genlərin uzunluğunu artırmaq hesablama baxımından sadə idi. Lakin zülalların uzunluğu artdıqca daha uzun zülalların axtarışı qeyri-mümkün oldu.

Zülallar əvvəlki ilə eyni sürətlə böyüyən genlərin yaratdığı bu gərginlik, kodlaşdıra bilməyən ardıcıllıqların genlərə daxil edilməsi ilə davamlı olaraq yox, ani şəkildə həll olundu.

Bu innovasiya ilə yeni zülalların axtarışı alqoritmi öz hesablama mürəkkəbliyini sürətlə azaldıb, spliceosom və nüvə vasitəsilə qeyri-xətti olub, transkripsiya və splicingi tərcümədən ayırıb. Bu, bu araşdırmanın 2,6 milyard il əvvələ aid olduğu faza keçidinin kritik nöqtəsində baş verdi.

Tədqiqat təkcə əsas suallara cavab vermir, həm də hesablama biologiyası, təkamül biologiyası və fizikanı birləşdirən fənlərarası xarakter daşıyır. Mainz Universitetinin Orqanizm və Molekulyar Təkamül İnstitutundan Dr. Muro vurğuladı: “O, bir çox fənlər üzrə geniş auditoriyanı maraqlandırmaq potensialına malikdir və digər qruplar üçün enerji və ya informasiya nəzəriyyəsi kimi müxtəlif tədqiqat yollarını araşdırmaq üçün təməl rolunu oynayır”.

Yer üzündə həyatın təkamül tarixində mürəkkəbliyin ən əhəmiyyətli artımı olan eukaryotik hüceyrə bir faza keçidi olaraq ortaya çıxdı və bu gün bildiyimiz kimi planetimizdə həyatı formalaşdıran çoxhüceyrəlilik, cinsiyyət və ünsiyyət kimi digər əsas keçidlərə doğru yolu açdı.

Ətraflı məlumat: Enrique M. Muro et al, The emerence of the eukaryotes as a evolutional alqoritmik faza keçidi, Proceedings of the National Academy of Sciences (2025). DOI: 10.1073/pnas.2422968122

Jurnal məlumatı: Milli Elmlər Akademiyasının Materialları 

Johannes Gutenberg Universiteti Mainz tərəfindən təmin edilmişdir