Das unsichtbare Netzwerk der Evolution: Wie chemische Reaktionen das Leben formen
Das Netzwerk der chemischen Reaktionen
Forscher haben entdeckt, dass ein unsichtbares Netzwerk aus chemischen Reaktionen die Evolution von Lebewesen steuert. Dieses Netzwerk ist sehr alt und reicht möglicherweise bis zum Ursprung des Lebens zurück. Ein Team um Markus Ralser von der Charité in Berlin hat über 11.000 Proteinstrukturen von 26 Hefearten untersucht. Diese Hefen haben einen gemeinsamen Stammbaum, der 400 Millionen Jahre alt ist.
Die Rolle der Proteine
Proteine sind die „Maschinen“ der Zelle und erfüllen fast alle ihre Funktionen. Die Position eines Proteins innerhalb des chemischen Netzwerks entscheidet, wie stark es sich im Laufe der Zeit verändert. Enzyme im Zentrum des Stoffwechsels und solche, die Metalle binden, sind evolutionär am stärksten eingeschränkt. Das bedeutet, sie verändern sich kaum. Dagegen verändern sich Enzyme für weniger essenzielle oder spezialisierte Funktionen schneller.
Die Methode der Untersuchung
Das Team nutzte die künstliche Intelligenz Alphafold2, um die dreidimensionalen Strukturen der Proteine zu ermitteln. Durch Vergleiche identifizierten sie evolutionäre Muster. Besonders wichtig für die Funktion eines Enzyms ist der Teil, der Moleküle bindet und umwandelt. Andere Abschnitte sind für die Faltung des Proteins oder die Bindung an andere Proteine wichtig.
Stabilität und Veränderung
Die Studie zeigte, dass die Oberflächen und strukturellen Teile der Proteine sich am stärksten verändern. Diese Bereiche sind weniger spezifisch, sodass sich einzelne Bausteine leichter austauschen lassen. Die aktiven Zentren der Enzyme, wo die entscheidenden Reaktionen ablaufen, sind dagegen sehr stabil. Wenn ein Enzym seine Funktion ändert, dann nur hin zu einer ähnlichen chemischen Reaktion.
