ไม่มีใครรู้แน่ชัดว่านาฬิกาต้านอนุมูลอิสระเหล่านี้ย้อนกลับไปได้ไกลแค่ไหน แต่โอนีลมีกรอบเวลาอยู่ในใจ: 2.5 พันล้านปี นั่นคือตอนที่ไซยาโนแบคทีเรียซึ่งเพิ่งเริ่มใช้การสังเคราะห์ด้วยแสงเพื่อกระตุ้นกิจกรรมของพวกมัน เริ่มปล่อยออกซิเจนจำนวนมหาศาลในเหตุการณ์ Great Oxidation ในขณะที่การสังเคราะห์ด้วยแสงและบรรยากาศที่อุดมด้วยออกซิเจนถือเป็นสิ่งจำเป็น ออกซิเจนก็เป็นพิษต่อรูปแบบชีวิต Precambrian สิ่งมีชีวิตที่ไม่สามารถทนต่อออกซิเจนฟรีอาจตายหรือลงเอยในทะเลลึกแบบไม่ใช้ออกซิเจน “ถ้าพวกเขาไม่ตาย พวกเขาก็ต้องรับมือ” โอนีลกล่าว
ออกซิเจนน่าจะเป็นปัญหาในตอนกลางวันเป็นหลัก
เมื่อมีการสังเคราะห์ด้วยแสง สิ่งมีชีวิตที่มุ่งสู่การป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระของพวกเขา – ลอก peroxiredoxin ของโมเลกุลออกซิเจนเพื่อให้มันสามารถฟองน้ำไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์เมื่อดวงอาทิตย์มองผ่านขอบฟ้า – จะอยู่รอดได้ กลไกการจับเวลาที่สามารถคาดการณ์การมาถึงของออกซิเจนแทนที่จะทำปฏิกิริยากับออกซิเจนจะเป็น “ข้อได้เปรียบมหาศาล” โอนีลกล่าว “ว่ามันเพิ่งเดินสายไป”
เรื่องราวดำเนินต่อไปด้านล่างกราฟิก
แม่ของนาฬิกาทั้งหมดทายาทเซลล์เดียวของบรรพบุรุษร่วมสากลคนสุดท้าย (LUCA) อาจพัฒนานาฬิกาชีวิตปกติ การจับเวลาแบบโบราณอาจเกิดขึ้นในบรรพบุรุษของสัตว์ พืช และเชื้อรา เพื่อรับมือกับความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อม เช่น ความเป็นพิษของออกซิเจน แถบบ่งชี้ว่านาฬิกาชีวิตคู่ที่รู้จักในปัจจุบันมีมานานแค่ไหนแล้ว
ที่มา: R. EDGAR ET AL/NATURE 2012; เครดิต: แบคทีเรีย: NIAID / FLICKR (CC BY 2.0); สาหร่าย: WHATKNOT/FLICKR (CC BY-NC-ND 2.0); พืช: SIMON SCHLEGL / FLICKR (CC BY-SA 2.0); สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม: RUSHEN / FLICKR (CC BY-SA 2.0); อาร์เคีย: นาซ่า; เชื้อรา: ELKAYPICS/FLICKR (CC BY-NC-ND 2.0); แมลง: HUDSÖN / FLICKR (CC BY-NC 2.0)
Peroxiredoxins เองไม่ใช่เกียร์นาฬิกา พวกเขาเป็นเหมือนเข็มนาฬิกา
ปริมาณออกซิเจนที่ผูกไว้กับพวกมันเป็นตัวบ่งชี้เวลาที่ถูกเก็บไว้โดยผู้จับเวลาส่วนกลางที่ยังไม่เป็นที่รู้จักและเก่าแก่กว่า นาฬิกาลึกลับนั้นเป็นข้อได้เปรียบที่สิ่งมีชีวิตได้รักษาไว้ในประวัติศาสตร์วิวัฒนาการโดยแก้ไขตามความจำเป็น เช่นเดียวกับนาฬิกาที่สามารถบอกเวลาในเขตเวลาต่างๆ และแสดงเวลา am และ pm รวมถึงข้อมูลปฏิทิน นาฬิกาชีวิตได้เพิ่มส่วนประกอบเพื่อติดตามความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมที่แตกต่างกัน O’Neill คาดเดา
นักวิจัยคนอื่นๆ เสนอว่าเนื่องจากโปรตีนนาฬิกาชีวิตของไซยาโนแบคทีเรีย สัตว์ และพืชต่างกันมาก บรรพบุรุษของสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นจึงต้องมีการพัฒนานาฬิกาอย่างอิสระ แม้ว่าแกนฟันเฟืองจะแตกต่างกัน O’Neill กล่าว “คุณมักจะพบไคเนสจำนวนหนึ่งซึ่งกำหนดความเร็วของนาฬิกาเสมอ”
ไคเนสเป็นโปรตีนที่ยึดโมเลกุลฟอสเฟตไว้กับโปรตีนอื่น ๆ โดยกำหนดให้ทำลายหรือเปลี่ยนหน้าที่ของพวกมัน O’Neill พบไคเนสที่สำคัญที่สุดสองอย่าง ได้แก่ เคซีนไคเนส 1 (CK1) และไกลโคเจนซินเทสไคเนส 3 (GSK3) เช่นกัน อาจเป็นนาฬิกาบรรพบุรุษที่เขาและคนอื่นๆ ตามหา
แม้แต่สิ่งมีชีวิตที่ไม่มีจังหวะ circadian ก็มีวัฏจักร peroxiredoxin ที่ขับเคลื่อนด้วยไคเนส O’Neill, Helen Causton จาก Columbia University และเพื่อนร่วมงาน รายงาน ใน Current Biology เมื่อวัน ที่ 20 เมษายน ยีสต์ของเบเกอร์ Saccharomyces cerevisae ไม่มีโปรตีนที่รู้ว่าเป็นโปรตีนนาฬิกาหรือวงจร 24 ชั่วโมง นั่นไม่ได้หมายความว่ายีสต์ไม่สามารถรักษาเวลาได้ พวกเขามีความผันผวนของระบบทางเดินหายใจนานประมาณสามชั่วโมงแปดซึ่งอัตราการใช้ออกซิเจนเพิ่มขึ้นและลดลง CK1 เวอร์ชันของยีสต์ที่ปิดกั้นทางเคมีจะชะลอการสั่นของยีสต์ นักวิจัยรายงานว่าการล้อเล่นกับ CK1 ยังเปลี่ยนจังหวะการทำงานของเซลล์ในเซลล์ของเมาส์อีกด้วย
ปัญหาของข้อโต้แย้งวิวัฒนาการเหล่านี้คือคุณไม่สามารถทดสอบได้หากไม่มีไทม์แมชชีน
— จอห์น โอนีล MRC Laboratory of Molecular Biology
การค้นพบเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าไคเนสมีความสำคัญต่อการกำหนดจังหวะของตัวจับเวลาแบบไซคาเดียน นักวิจัยคิดว่าไคเนสอาจเป็นตัวจับเวลาง่ายๆ คล้ายกับระบบ KaiA, B, C ของไซยาโนแบคทีเรีย ด้วยเกียร์ธรรมดาเหล่านี้ สิ่งมีชีวิตจะต้องเพิ่มเกียร์เพื่อสร้างนาฬิกาที่เราเห็นในปัจจุบัน O’Neill กล่าว อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีหลักฐานว่าไคเนสเป็นโมเลกุลของบรรพบุรุษที่สร้างนาฬิกาในปัจจุบัน
โอนีลยอมรับว่ามีความเป็นไปได้อีกอย่างหนึ่ง อาจไม่มีนาฬิกาแม่ ชีววิทยาของเซลล์อาจถูกขับเคลื่อนโดยปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่ตกอยู่ในรูปแบบจังหวะโดยธรรมชาติ “ผมไม่ชอบความเป็นไปได้นั้นเพราะมันค่อนข้างยากที่จะพิสูจน์หักล้าง” หรือทดสอบ เขากล่าว วิธีเดียวที่จะแสดงให้เห็นว่านั่นไม่ใช่คำตอบที่แท้จริง คือการกลับไปหานาฬิกาต้นแบบ แต่โอนีลคร่ำครวญว่า “ปัญหาของข้อโต้แย้งเชิงวิวัฒนาการทั้งหมดนี้คือ คุณไม่สามารถทดสอบได้หากไม่มีไทม์แมชชีน”
credit : citadelindustry.com sysconceuta.com nezavisniprostor.net planesyplanetas.com coachsfactorysoutletonline.net cheapcustomhoodies.net coachfactoryonlinefn.net kamauryu.com trinitycafe.net luxurylacewigsheaven.net
