sitä lukee ja kuulee koko ajan—”tämä on ikivanha, miljoona vuotta vanha laji” tai, ”tämä eläin on ollut olemassa satoja tuhansia vuosia.”Mutta miten tiedemiehet todella tietävät, kuinka vanhoja nämä lajit ovat? Aikakoneella he eivät näe—ainakaan vielä. Mutta molekyylikello voi auttaa joidenkin arvioiden tekemisessä.

se ei ole taikaa. Se ei ole pelkkä arvaus. Se on vain matematiikan perusongelma. Tutkijat tekevät muutamia mittauksia ja liittävät numerot yhtälöön saadakseen arvion lajin iästä. Tätä tekniikkaa kutsutaan molekyylikelloksi, ja sen keksivät tutkijat Linus Pauling ja Emile Zuckerkandl vuonna 1962.

miten molekyylikello toimii?

lajin iän mittaaminen molekyylikellotekniikalla vaatii vain kaksi yksinkertaista asiaa: arvion lajin ja sen lähimmän sukulaisen välisten geneettisten mutaatioiden määrästä ja keskimääräisen geenimutaationopeuden (ts., kuinka monta mutaatiota ilmaantuu populaatiossa tietyssä ajassa, kuten 5 mutaatiota vuodessa).

osoittaaksemme, miten tämä toimii, Otetaanpa yksinkertainen hypoteettinen esimerkki. Leikitään, että olemme taksonomeja—biologeja, jotka tutkivat, miten eliöt ovat sukua toisilleen. Meille annetaan tehtäväksi selvittää, miten eri kalkkunat ovat sukua toisilleen, ja on olemassa kaksi lajia—Ocellated kalkkuna (Meleagris ocellata) ja villi kalkkuna (Meleagris gallopavo).

oletetaan, että analysoimme näiden kahden lajin DNA: ta ja huomaamme, että niiden välillä on 5 000 erilaista mutaatiota. Tiedämme myös mutaationopeuden: lajissa esiintyy 1 000 uutta mutaatiota joka miljoona vuosi eli 0,001 mutaatiota vuodessa. Jos jaamme mutaatioiden määrän mutaationopeudella (5 000 mutaatiota χ 0,001 mutaatiota vuodessa), saamme selville, että nämä kaksi kalkkunalajia ovat noin 5 miljoonaa vuotta vanhoja. Tadaa!

tämä lähestymistapa ei kuitenkaan tule rajoituksetta. Sinun täytyy olettaa, että geenit mutatoituvat samaan tahtiin. Jos geenit käyvät läpi jaksoja, joissa ne muuttuvat hyvin nopeasti ja sitten eivät muutu ollenkaan, niin se on kuin mittatikku, jossa on satunnaisia punkkeja. Et voi käyttää sitä etäisyyden (tai ajan) mittaamiseen enää.

tämän rajoituksen (ja muiden) vuoksi monien näiden laskelmien kulissien takana on itse asiassa paljon tiedettä ja matematiikkaa. Mutta pohjimmiltaan se on vain ajan kulumisen mittaamista käyttämällä mutaationopeutta mittapuuna.

miten tutkijat käyttävät molekyylikelloa?

molekyylikello mittaa periaatteessa sitä, kuinka kauan kaksi lajia on erkaantunut toisistaan. Ilmeisesti tämä olisi todella hyödyllistä tietoa jollekulle, joka kokoaa sukupuuta sukulaislajeille (kutsutaan fylogeneettiseksi puuksi), mutta tutkijat voivat käyttää tätä tietoa muuhunkin kuin vain todella eeppisten sukukokousten suunnitteluun.

fylogeneettiset puut auttavat meitä ymmärtämään maailmaa. Voimme nähdä, mitkä lajit ovat sukua ja kuinka tiiviisti, ja voimme käyttää tätä tietoa suojelutoimenpiteisiin. Jotkut tutkijat ovat esimerkiksi ehdottaneet villamammuttien (Mammuthus primigenius) tuomista takaisin norsujen avulla. Intiannorsut (”Elephas maximus”) ovat villamammutin lähimpänä eläviä lajeja, jotka ovat erkaantuneet toisistaan noin 7 miljoonaa vuotta sitten. Kun vastaavia, ei-uhanalaisia lajeja käytetään suojelutoimissa esimerkiksi jälkeläisten kasvattamiseen, menestymisen mahdollisuudet kasvavat huomattavasti.

Usko tai älä, molekyylikelloista on hyötyä myös rikosteknisessä ja epidemiologiassa! Tutkijat ovat onnistuneesti käyttäneet molekyylikellomenetelmää todistaakseen, että yksi henkilö tartutti toisen henkilön sairauteen, kuten tämän espanjalaisen nukutuslääkärin tapauksessa, joka tartutti satoja C-hepatiittipotilaita.tutkijat käyttävät myös molekyylikellotekniikkaa kehittyvien taudinaiheuttajien, kuten Zika-viruksen tai Mycobacterium tuberculosis-bakteerin, seuraamiseen.

molekyylikello – älä lähde kotoa ilman sitä!

molekyylikello on osoittautunut korvaamattomaksi työkaluksi evoluutiobiologin työkalupakissa. Ilman sitä meillä ei olisi kokonaiskuvaa maailmamme luonnonhistoriasta. Monille eliöille, jotka eivät fossiloidu hyvin, kuten meduusoille tai bakteereille, se on ainoa tekniikka, jota tutkijat voivat käyttää lajin ajoittamiseen.