في هذا البحث، يبين كل من مايكل بيهي عالم الكيمياء الحيوية بجامعة ليهاي، والفيزيائي سنوك من جامعة بيتسبرغ مدى صعوبة أن تضيف العمليات التطورية أي بروتينات مستحدثة إلى البِنى البروتينية الموجودة سابقًا لتكون ذات واجهة…
في هذا البحث، يبين كل من مايكل بيهي عالم الكيمياء الحيوية بجامعة ليهاي، والفيزيائي سنوك من جامعة بيتسبرغ مدى صعوبة أن تضيف العمليات التطورية أي بروتينات مستحدثة إلى البِنى البروتينية الموجودة سابقًا لتكون ذات واجهة متوافقة مع البروتين الأصلي فتنضم إليه وظيفيًا.
يشير المؤلفان إلى أن نماذج العمليات التطورية غالبًا ما تفترض أن طفرة واحدة للجين المضاعف يمكن أن تمنح خاصية جديدة قابلة للتحديد، لكن بعض ميزات البروتين تتطلب مشاركة اثنين أو أكثر من ثمالات الأحماض الأمينية، الأمر الذي قد يتطلب عدة طفرات. قام المؤلفان بنمذجة تطور ميزات البروتين هذه عن طريق الطفرة النقطية في الجينات المضاعفة وتحليل وقت التثبيت في السكان. وخلصوا إلى أن إنتاج ميزات بروتينية جديدة تتطلب مشاركة اثنين أو أكثر من بقايا الأحماض الأمينية ببساطة عن طريق طفرات نقطية متعددة في الجينات المضاعفة يستلزم أعدادًا سكانية لا تقل عن 1000000000 فرد!
وفقًا للورقة، فإن الوقت الذي تستغرقه ميزات البروتين الجديدة التي تتطلب طفرات نقطية متعددة في الجينات المضاعفة ليتم إصلاحها داخل مجموعة سكانية يتأثر بحجم السكان. بالنسبة لأحجام السكان الكبيرة جدًا N، حيث يُتوقع في حالة الاستقرار في غياب الاختيار أن يحتوي السكان على واحد أو أكثر من الأليلات المكررة التي ترمز للميزة، فإن وقت التثبيت في المجموعة يحوم بالقرب من معكوس معدل الطفرة النقطية، ويتغير ببطء مع الجذر λth لـ 1/N، حيث λ هو عدد مواضع النوكليوتيدات التي يجب تحورها لإنتاج الميزة. في أحجام السكان الأصغر، يختلف وقت التثبيت خطيًا مع 1/N ويتجاوز معكوس معدل الطفرة النقطية. لذلك، يلزم وجود أحجام سكانية أكبر لإنتاج ميزات بروتينية جديدة تتطلب مشاركة اثنين أو أكثر من بقايا الأحماض الأمينية ببساطة عن طريق طفرات نقطية متعددة في الجينات المكررة ليتم إصلاحها داخل مجموعة سكانية.
ويلزم وفق تحليلهما أن توجد آليات إضافية بجانب العمليات الداروينية التقليدية حتى تنتُج الكثير من التأثيرات المتبادلة بين البروتينات:
"إن الحاجة لجمهرات كبيرة جدًا [10^9 أو أكبر لبناء أصغر سمة متعددة الثمالات Risedues، والتي تحتاج لتعديلين على نيكليوتيدين خلال 10^8 جيل بواسطة العمليات التي وصفناها في نموذجنا]، والحاجة لجمهرات ضخمة لإظهار السمات الأعقد أو لتسريع ظهور تلك السمات، يشير إلى أن مضاعفة الجينات والطفرات النقطية آليتان غير فعالتين وحدهما، على الأقل بالنسبة للأنواع عديدة الخلايا مزدوجة الصيغة؛ لأن القليل من الأنواع عديدة الخلايا تصل للأعداد المطلوبة من الجمهرات. وعليه؛ يلزم وجود آليات أخرى لتفسير ظهور الخواص عديدة الثمالات في الكائنات عديدة الخلايا".
بإظهار المحدودية الكامنة المعيقة للعمليات التطورية غير الموجهة، يقدم هذا البحث دعمًا علميًا غير مباشر للتصميم الذكي، ويدعم حجة بيهي في التصميم الذكي ردًا على بعض منتقديه.
- مايكل بيهي، ديڤيد وُ. سنوك، "محاكاة التطور بعملية تكرار الجين لخصائص البروتين"، علم البروتينات، الجزء 13 (2004).
Michael Behe and David W. Snoke, “Simulating evolution by gene duplication of protein features that require multiple amino acid residues,” Protein Science, Vol. 13 (2004).
—
المصدر: منشور على صفحة «مركز براهين» في فيسبوك