게놈의 다양성과 생명의 나무로 보는 생물의 진화

게놈의 다양성과 생명의 나무

 

 

 

DNA, RNA 및 단백질을 기반으로한 살아있는 유기체의 성공은 상상할 수 있는 다른 화학 형태의 무한함에서 훌륭했습니다. 유기체들은 바다를 채우고 땅을 덮고, 지구의 지각에 침투하여 지구 표면을 만들었습니다. 우리의 산소가 풍부한 대기, 석탄과 석유같은 퇴적물, 철광석층, 초크와 석회암 절벽 및 대리석, 이 모든 것은 지구 위의 과거 생물학적 활동의 직간접적인 산물입니다.

 

생물체는 식물과 식물을 먹는 동물이 서식하는 친숙한 온대 지방의 땅, 물, 햇빛에 국한되지 않습니다. 그것들은 대양의 가장 어두운 깊이, 뜨거운 화산 진흙, 남극의 얼어 붙은 표면 아래의 웅덩이에서 발견되며 지구의 지각 깊은 곳에서 킬로미터 깊이에 묻혀 있습니다. 이 극한 환경에 사는 생물은 접근하기 어렵기 때문에 대부분 현미경이기 떄문에 생소합니다. 더 가장적인 서식지에서도 대부분의 유기체는 너무 작아서 특별한 장비 없이는 볼 수 없습니다. 질병을 일으키거나 우리 집의 목재를 섞지 않으면 눈에 띄지 않는 경향이 있습니다. 그러나 미생물은 지구 위의 총 생명체의 대부분을 구성합니다. 최근에야 새로운 분자 분석 방법과 구체적으로 DNA 서열, 우리는 마른 땅에 사는 큰 동물들로서 우리의 편견에 의해 심하게 왜곡되지 않는 지구의 삶의 그림을 얻기 시작했습니다.

 

유기체의 다양성과 그 관계에 대해 알아보려 합니다. 모든 유기체에 대한 유전자 정보는 보편적인 언어의 DNA로 작성되기 때문에 서열 및 임의의 주어진 유기체의 DNA 서열은 표준 생화학적 기술에 의해 습득될 수 잇고, 이제 이들 서열을 참조하여 임의의 살아있는 유기체 세트를 특성화, 분류 및 비교하는 것이 가능해졌습니다. 이러한 비교를 통해 살아있는 종의 가계도인 생명의 나무에서 각 유기체의 유ㅣ치를 추정할 수 있습니다. 그러나 이 접근법이 무엇을 드러내는지를 설명하기 전에, 먼저 다른 환경의 세포가 생존하고 증식하는데 필요한 물질과 에너지를 얻는 과정과 일부 유기체 클래스가 기본적인 화학적 요구를 위해 다른 유기체에 의존하는 방법을 고려해야 합니다.

 

 

 

세포는 다양한 자유 에너지원에 의해 작동될 수 있습니다.

 

살아있는 유기체는 다른 방식으로 자유 에너지를 얻습니다. 사람의 내장에 사는 동물, 곰팡이 및 박테리아와 같은 일부 생물체는 다른 생물체나 그들이 생산하는 유기 화학물질을 먹여서 먹었습니다. 같은 유기체가 호출되는데, organotrophic이라고 하는데 다른 유기체처럼 무생물 세계에서 직접 에너지를 얻습니다. 이것들은 두 가지 등급으로 나뉩니다. 첫 번째는 햇빛의 에너지를 가져오는 것과 환경에서 에너지가 풍부한 무기화학 물질의 시스템에서 에너지를 가져오는것, 전자는 유기체의 광영양이라고 하며, 후자는 유기영양 생물이라고 합니다. 과거에 유기영양 유기체는 지구에서 가장 큰 생명체를 구성하는 이 1차 에너지 변환기 없이는 존재할 수 없었습니다.

 

광영양 유기체에는 조류와 식물뿐만 아니라 많은 종류의 박테리아가 포함되어 있으며 우리가 실제로 주변에서 보는 모든 생명체가 이에 해당합니다. 광영양 유기체는 우리 환경의 전체적인 화학 반응을 변화시켰습니다. 지그 대기의 산소는 생합성 활동의 부산물입니다. 광영양 유기체는 미시적이며 대부분 인간이 자주 오지 않는 서식지, 즉 바다 깊은 곳, 지각에 묻혀 있거나 다양한 다른 환경에서 살고 있기 때문에 명백한 특징이 아닙니다. 그러나 그것들은 살아있는 세계의 주요 부분이며, 지구 위의 삶의 역사를 고려할 때 특히 중요합니다.

 

일부 무기영양 유기체는 환경에서 분자 산소를 사용하는 호기성 반응으로부터 에너지를 얻습니다. 대기 중  O2는 궁극적으로 살아있는 유기체의 산물이기 때문에 이러한 호기성 무기 영양은 어떤 의미에서는 과거 생명의 산물을 먹고 있다고 할 수 있습니다. 그러나 산소가 거의 또는 전혀 존재하지 않는 환경에서, 산소가 축적되기 전에 지구 위에서 초기에 존재했던 것과 유사한 환경에서 현 기적으로 사는 다른 무기 영양 생물이 있습니다.

 

 

 

 

일부 세포는 다른 세포를 위해 질소와 이산화탄소를 고정합니다.

 

살아있는 세포를 만들기 위해서는 물질과 자유 에너지가 필요합니다. DNA, RNA 및 단백질은 수소, 탄소, 질소, 산소, 황 및 인의 6가지 요소로 구성됩니다. 이것들은 모두 생물이 없는 환경, 지구의 암석, 물 및 대기에서 풍부하지만, 생물학적 분자에 쉽게 통합될 수 있는 화학적 형태는 아닙니다. 대기 N2 및 CO2는 특히 매우 반응성이 없으며, 이들 무기 분자를 사용하여 추가의 생합성에 필요한 유기 화합물, 즉 고정을 위해 유기 화합물을 만드는 반응을 유도하기 위해서는 많은 양의 자유 에너지가 필요합니다. 살아있는 유기체에 N과 C를 제공하기 위해 질소와 이산화탄소, 많은 유형의 사랑있는 세포는 이러한 고정을 달성하기 위한 생화확적 기계가 부족하고, 다른 세포에 의존하여 그것들을 수행합니다. 우리 동물들은 유기 탄소와 질소화합물을 공급하기 위해 식물에 의존합니다. 식물은 대기에서 이산화탄소를 고정 시킬 숭 ㅣㅆ지만 대기 질소를 고정 시킬 수 는 없으며 질소 고정은 박테리아에 부분적으로 의존하여 질소 화합물을 요구합니다. 예를 들어, 완두콩과의 식물은 공생 질소고정 박테리아를 뿌리에 결절로 가지고 있습니다.

 

따라서 살아있는 세포는 생화학의 가장 기본적인 측면에서 크게 다릅니다. 놀랍게도, 보완적인 요구와 기능을 가진 세포는 밀접한 연관성을 개발했습니다. 아래에서 볼 수 있듯이 이러한 연결 중 일부는 파트너가 서로 다른 ID를 잃어버린 지점으로 발전했습니다. 단일 복합 세포를 형성하기 위해 힘을 합쳤습니다.