Эволюция белковых молекул продолжается спустя 3,5 миллиарда лет после её начала. Она идёт чрезвычайно медленно, однако даже очень древние белки разных видов, унаследованные ими от общего предка, продолжают приобретать различия.

К таким выводам пришли Фёдор Кондрашов и Инна Поволоцкая, российские учёные, работающие в Центре регуляции генома (Барселона, Испания). Их статья опубликована в журнале Nature.

Есть такое понятие – консервативные белки. Оно означает, что белки, принадлежащие разным видам живых существ, но выполняющие одинаковые функции, имеют схожие последовательности аминокислот или особенности структуры. Даже у эволюционно далёких видов это сходство может достигать 40 процентов. Принято считать, что консервативные последовательности потому так долго сохранялись в процессе эволюции, что необходимы для выполнения определённых белковых функций. Но, возможно, дело обстоит не совсем так, и различия между молекулами могли бы быть и больше. Им просто не хватило времени, чтобы эти различия приобрести.

Исследуя эволюцию белков, Фёдор Кондрашов и Инна Поволоцкая вдохновились примером американского астронома Эдвина Хаббла. В 1929 году он выяснил, что галактики разлетаются со скоростью, пропорциональной расстоянию между ними. Специалисты Центра регуляции генома применили аналогичный подход. Они сравнили известные последовательности 572 разных белков, принадлежащих 836 видам микроорганизмов, в том числе очень древним. При этом учёные оценили различия последовательностей разных белков, то есть расстояния между ними, и скорость, с которой они приобретали эти изменения.

Расчёты Хаббла показали, что Вселенная возникла в результате Большого Взрыва, и из точки взрыва галактики разлетаются до сих пор. Исследования, проведённые в Барселоне, позволяют предположить, что существовал общий предок всего живого. Произошедшие от него виды унаследовали предковые белки, которые, конечно, изменялись в ходе эволюции, приобретая всё больше различий, однако и спустя 3,5 миллиарда лет многие из них не утратили сходства. Но процесс эволюции не закончен, эти белки ещё могут и будут меняться, приобретая всё больше отличий друг от друга и от общего предка. Обнаруженную закономерность Кондрашов и Поволоцкая назвали Большим Взрывом в «белковой вселенной». Роль точки взрыва в этой вселенной досталась общему предку, а изменение его белков у видов-потомков подобно разбеганию галактик.

За 3,5 миллиарда лет каких только живых существ не было на Земле. Почему же многие древние белки меняются так медленно? Белковая молекула представляет собой последовательность аминокислот, сложенную определённым образом. Изменение белка – это замена одной аминокислоты на другую. Время от времени это происходит, но в 98 процентов случаев приводит к тому, что белковая молекула не может правильно сложиться и выполнять свои функции. Такое изменение эволюция безжалостно отбраковывает. Бывают и другие изменения, при которых белковая молекула приобретает не отличие, а сходство с белком предка, как бы делает шаг назад. Поэтому «белковая вселенная» расширяется медленно.

Современные методы позволяют рассчитать все изменения, которые могут претерпеть белки, не утратив своей функции. Расчёты показывают, что этот лимит ещё не исчерпан. Белкам есть куда меняться, следовательно, их эволюция продолжается.