 |
 |
Main Menu |
 |
|
Hoy |
|
|
Espacio TV |
|
| |
Summary (Dec 02, 2003): universidad de Florida scientists tener demonstrated un technique a perform un kind de biochemical archaeology. desde el genetic sequences de antiguo microbes, ellos tener reconstructed el proteins que guíaado un pasado vida cuando el tierra apparently mayo tener been hotter than hoy.
Display Options:  
 Hot mundo, desde Resurrected Proteins basarado enAstrobiology Magazineinterview/U. Florida informe
un billion años ago, el ancestors de hoy's bacteria thrived en un environment semejante a un Yellowstone hot muelle, suggesting tierra mayo tener been un mucho warmer lugar closer a el vez cuando vida originated.
tan decir dos universidad de Floridascientists quien tener usarado el newly desarrollarado techniques de'paleobiochemistry' a reconstruct antiguobacterial proteins basarado en similarities en el genetic sequences de modern proteins. el resurrected proteins proved most stable y functional at temperatures entre 130 y 150 degrees Fahrenheit, implying que antiguo bacteria vivirado en unhot muelles-comosoup warmer than most vida puede tolerate hoy.
 | | Protein bastón-figura model. el pequeño ball y bastón figura representars bonds y protein molecules en un elástica chain que puede twist, rotate, expand y collapse durante rapid folding events. |
el research, cual aparecerado Sept. 18 en el journalNature, es expected a enliven un longstanding debate sobre el temperatures de tierra cuando vida consisted único de microbes, largo antes el appearance de animals sobre un medio billion años ago. el findings también mayo ayudar angosto el search por vida en otro planetas, said Eric Gaucher, un National Research Council fellow y post-doctoral associate at eluniversidad de Florida, quien es el lead autor de el papel.
"si tú're irando a search por vida en otro planetas, tú puede't sólo randomly puesto un probe down y aspecto por vida," Gaucher said. "tú querer a land en un spot que tú pensar es el most probable por hosting vida. tan tenerando unas idea de el temperature zona donde tú deber puesto el probe will estar helpful."
 |
extremo vida Briefing
Hottest: 235 F(113 C) Pyrolobus fumarii (Volcano Island, Italy) Coldest: 5 F(-15 C) Cryptoendoliths (Antarctica) Highest Radiation: (5 MRad, o 5000 x qué kills humanos) Deinococcus radiodurans Deepest: 3.2 km undergroundAcid: pH 0.0(most vida es at least factor de 100,000 menos acidic) pH 5-8básico: pH~13(most vida es at least factor de 1000 menos básico) pH 5-8Longest en espacio: 6 añosBacillus subtilis (NASA satellite) High Pressure(1200 vezs atmospheric) Saltiest: 30% salt, o 9 vezs humano blood saltiness. Haloarcula Smallest: <0.1 micron o 500 caber través un humano cabello width(picoplankton)
Credit: USGS
|
el tierra escreeradoa tener formaado sobre 4.5 billion años. por 700 million años, asteroids y otro celestial cuerpos smacked ysmashed el nuevo planeta en un era known como"el heavy bombardment." ahí es mucho debate sobre cuando vida primer aparecerado, pero unas scientists creer el primer evidence- consisting de chemical signatures de microbes found en antiguo rocas- dates espalda a el final de el bombardment alrededor 3.8 billion años ago, Gaucher said.
el climate en tierra desde este period hasta el"Cambrian explosión" - el appearance de many formas de higher animals 570 million años ago- es thought a tener varied widely through vez. Evidence deglaciers at el equator suggests un"snowball tierra" mucho colder than hoy, mientras otro evidence implies el planeta también went through comparatively warm periods, Gaucher said.
Geologists tener dominated research en el topic, probing minerals y rocas en un effort a pen untimeline de tierra'scambioando climate. Gaucher ySteven Benner, un UF distinguished professor de chemistry, tried un diferente acercarse: recreating el ingredients de antiguo vida, y pues testing su ability a persist ythrive en various temperatures.
Lynn Rothschild, un research scientist at NASAAmesResearch Center y expert en astrobiology, said el acercarse fue creative. "(él) es uno de those clever piezas de trabajar que makes me decir, 'yo desear yo'd thought de que,'" she said. "mientras este acercarse es no unique ni definitive, (él) es indeed clever y proveers un mucho-necesitarado alternative acercarse a evolutionary studies."
el process sounds reminiscent deJurassic estacionar, pero ahí's un difference. Scientists en el popular Michael Crichton novel-vueltaado-movie-series resurrect dinosaurs, cual date espalda único sobre 60 million años. Gaucher y Benner sought a ir mucho further espalda(Precambrian) - at least 1 billion años.
el scientists usarado un technique llamarado paleogenetics, primer proposed en 1963 por famed scientistsLinus Paulingy Emile Zuckerkandl. Technology at que vez fue no up a estes autors' dreams, pero agradecimiento a vast increases en el rapidez de información processing starting en el 1980 s y otro advancements en el laboratory, el concept became un reality late último decade.
el method es analogous a historical linguistics, cual reconstructs antiguo idiomas por encontrarando similarities en su descendant idiomas. Instead de palabras o sounds, scientists match up similarities en el amino acids de various existirando proteins a reconstruct elamino-acidsequences de antiguo proteins. ellos pues recreate, o"resurrect," estes proteins en el laboratory.
 | | Terrestrial options por early climate. Early tierra, snowball, cauldron o temperate?Credit: NASA |
Gaucher started con 55 diferente modern bacteria, extracting un protein llamaradoelongation factortu, cual es shared con otrobacteria y most otro modern organisms. el chose este bacteria, en parte, porque su prevalence suggests (él) aparecerado en un single o común ancestor y también porque (él) es muy stable, o doesn't aparecer a tener cambioado mucho sobre el eons.
el next paso fue a reconstruct el antiguo protein. "nosotros're out at el final de el timeline, y nosotros're intentarando a ir espalda," Gaucher noado.
el sequenced cada protein y, usarando ordenador analysis, teased out el commonalities among estes amino-acid sequences. el result fue un digital representation de el antiguo protein. el next paso fue a resurrect (él) en el físico mundo. Gaucher usaradoE. coli, un modern bacterium, aelaborar el protein.
el y Benner pues tested qué ocurrirado a el protein at various temperatures. entre 130 y 150 degrees, (él) performed best at su task-- cual involves traduccirando el información en su DNA through RNA into el completed protein. At hotter temperatures, el antiguo protein fell apart.
Benner cautions el findings hacer no imply que el entero tierra fue 130 a 150 degrees un billion años ago o longer, pero rather que elbacterium cuyo genes conservarseado a estar relayed into descendant organisms thrived at quetemperature. por qué (él) proved tan successful es un mystery, el said.
"por unas razón, bacteria vivirando at 130 a 150 degrees tener hecho unas innovation cual allows les a salir su descendants todo sobre el planeta, no el otro guys que nosotros presume were vivirando en otro environments," el said. "y que's un astonishment a me."
Astrobiology Magazinehad el opportunity a hablar con Eric Gaucher, el lead autor de elNature papel y unNASA Astrobiology Institute/ National Research Council Postdoctoral Fellow.
Astrobiology Magazine(AM): qué es paleobiochemistry, y por qué es (él) un intriguing field particularly ahora?
 | | Hottest vivirando organisms: 235 F(113 C) Pyrolobus fumarii(Volcano Island, Italy) |
Eric Gaucher(EG): el quest a caracterizar antiguo vida ha historically been jugarado por geologists y chemists. este consists de identifying structures found en rocas o elucidating mechanisms de chemical reactions.
el genomicrevolution ha ahora proveerado un opportunity por biologists a juntar en el fun. este es posible porque genes puede estar considered un tipo de dynamicfossil, en que ellos puede adapt a cambioando environments mientras aún poseerando unas de su ancestral propiedads. el trick es estarando able a extract este antiguo información. este definirs el field de paleobiochemistry
AM: Would el temperature range de 130 a 150 Fahrenheit por estes antiguo organisms a thrive, would que estar comparable genetically a qué es found como el modern equivalent de el extremocalor-amarandomicrobe, Pyrolobus fumarii (Volcano Island, Italy) nearer a 235 F?
EG: ahí son cuatro categories cuando considering optimal growth temperature de organisms: Psychrophiles(< 68 degrees F, 20 degrees C), Mesophiles(68-104 F, 20-40 C), Thermophiles(104-176 F, 40-80 C), y Hyperthermophiles(176-239 F, 80-115 C).
Pyrolobus es considered unhyperthermophile, como sonThermotoga maritime yAquifex. estes último dos species branch at el basar de el bacterial domain de elUniversal Tree, y así tener lead en el idea que el último común ancestor de modern vida fue un hyperthermophile.
por el most parte, hyperthermophiles vivir en oceanic thermal vents. tú mayo saber que estes son highly specialized environments con pequeño niches. el temperature zonas son quite angosto. un organism adapted a thrive at 176 F(80 C) mayo morir si (él) movers un few feet away a un spot que's 140 F(60 C). Vent microbes son unique en que su translational biomolecules tener adapted a estes massive fluctuations. este es revealed por el optimal temperature stabilities de estes biomolecules. nuestro assay de elelongation factor(EF) protein desdeThermotoga fue determined a estar optimally active entre 122-185 F(50-85 C).
 | Deep mar'negro smoker' vents dar rise a exotic biochemistry. Often featuring grande depths, boiling agua temperatures y high methane concentration. Often aspectoado a por alternatives a agua-oxygen vida.
Credit: U.Wash. |
en el otro mano, el optimal temperature stabilities de EFs desde el mesophilicE. coli y thermophilicThermus were mucho narrower compared a el EF protein desde el hyperthermophilic. este es visto en el Nature article. por ambosE. coli yThermus, el EF proteins were significantly diminished en su capacities a funcionar at temperatures outside su respective organismal optimal growth temperatures, ca. 140 F(40 C) y 158 F(70 C) respectively.
Since estes organisms vivir en tal temperature stable environments, ahí son relatively poco selective pressures por les a thrive través un abordar range de temperatures, como visto con vent hyperthermophiles.
tan, a answer tuyo question, given el angosto optimal stability temperatures de mi ancestral proteins, el ancestral proteins son no comparable a el modernPyrolobus. However, el ancestral proteins probably son comparable a extant(modern) organisms vivirando en thermal muelles, tal comoThermus en Yellowstone estacionar.
AM: hacer estes mechanism de survival at high temperature involve unas means de evitarando calor-induced protein denaturation--basically el protein ha a estar protegerado against coagulation o cooking?
EG: Protein stability involves un interplay entre el obvious necessity de stability por functional activity y el ability a recycle el protein cuando (él) es ningún longer necesitarado. Denaturing proteins requires energy. el stronger el esfuerzos holding un protein juntos, el más energy un organism must spend a romper el esfuerzos.
Given que most proteins optimally funcionar at el mismo temperature at cual su host organism optimally crecers, natural selection ha resulted en un balance entre protein stability y denaturation.
 | Longest survivors en unprotected vacuum y cold de espacio: 6 años Bacillus subtilis(NASA satellite).
Credit: NASA |
tan, sí, organisms must unas cómo evitar calor-induced protein denaturation. este es achieved many caminos. el most común es a increase el esfuerzos holding un protein juntos, tal un hydrophobic interactions, van der Waalsesfuerzos, y various bonds. unas hyperthermophilic species también employ chaperone proteins que viajar alrededor el cell y ayudar re-fold any proteins que tener denatured.
AM: puede tú paso through el brief method de sequencing? tú conseguir el amino acid composition, por instance, pero cómo hacer tú saber el peptide ordenando y tal a synthesize (él) recombinantly?
EG: el analogy aquí es que de el historical linguist. por analyzing el relationships y commonalities de modern idiomas, along con un knowledge de el alphabet, estes historians son able a reconstruct antiguo idiomas. este es precisely mi acercarse.
yo am un historian de Nature. yo built unphylogenetic treeusarando EF proteins. el salirs de el tree representar modern EFsequences mientras el interior nodes representar extinct sequence(en otro palabras, el sequences once present en antiguo organisms). Recent advances en evolutionary statistically models y computational power enable nos a estimate el subsequent arrangement de amino acids(Nature's alphabet) por elEF protein at el interior nodes de el phylogenetic tree. en particular, yo am interesarado en el oldest punta, o deepest node, de el bacterial domain de el Universal Tree. este representars el último comúnancestor de modern bacteria, cual mayo tener vivirado ca. 3.5 billion años ago.
Once el amino acid sequence es reconstructed en silico, nosotros resurrect el ancestral gene usarando gene synthesis techniques, usar un modern organism a expresar el gene, y pues purify el protein product y perform el thermostability assay.
AM: el leap desde local hot conditions a global climate, cómo es que implied desde paleochemistry hoy?
EG: este trabajar does no resolve any issues sobre el globalclimate. Presumably, ahí were many distinct local climates present 3.5 billion años ago. vida mayo tener aun existirado en multiple distinct locations. por unas razón, however, el organisms que vivirado en niches at 131-149 F(55-65 C) were able a conservarse y semilla el diversity de vida.
este mayo estar related a bottlenecks caused por elSnowball tierra.
el papel's otro autors son J. Michael Thompson y Michelle Burgan, ambos former students at UF. el research fue funded por$100,000 grant desde el NASAAstrobiology Institute. Related Web Pages Planetary Biology- Science mag., Benner, et al.
Preemies desde el Precambrian
tierra's Oldest Fossils Reverse curso
el Cambrian explosión: diente y Claw
el tres Domains de vida
Advances en nuestro Understanding de vida
Did Hades Freeze sobre?
extremo Environments
el Unboilable Bug
Note: extremo vida
Display Options:
|
|
| Hot mundo, desde Resurrected Proteins | Login/Create an account | 0 Comments |
|
| | Comments are owned by the poster. We aren't responsible for their content. |
|
|