du leser og hører det hele tiden- «dette er en gammel, million år gammel art», eller » dette dyret har eksistert i hundretusener av år.»Men hvordan vet forskerne egentlig hvor gammel disse artene er ? Det er ikke som om de kan bruke en tidsmaskin til å se-ikke ennå, i det minste. Men den molekylære klokken kan bidra til å gjøre noen estimater.

det er ikke magisk. Det er ikke engang bare en tilfeldig gjetning. Det er faktisk bare et grunnleggende matematisk problem. Forskere gjør noen målinger og plugger tallene inn i en ligning for å få et estimat av en artes alder. Denne teknikken kalles molekylær klokke, og det ble tenkt opp av forskere Linus Pauling Og Emile Zuckerkandl i 1962.

hvordan fungerer molekylklokken?

Måling av alder av en art med molekylær klokketeknikk krever bare to enkle ting: et estimat av antall genetiske mutasjoner mellom en art og dens nærmeste slektning og gjennomsnittlig genetisk mutasjonsrate (dvs., hvor mange mutasjoner dukker opp i en populasjon i en bestemt tidsramme, for eksempel 5 mutasjoner per år).

for å vise hvordan dette fungerer, la oss ta et enkelt hypotetisk eksempel. La oss late som om vi er taksonomer-biologer som studerer hvordan organismer er relatert til hverandre. Vi får jobben med å prøve å finne ut hvordan forskjellige kalkuner er relatert til hverandre—og det er to arter-Ocellated Kalkun (Meleagris ocellata) og Wild Kalkun (Meleagris gallopavo).La oss si at vi analyserer DNA fra de to artene og finner ut at det er 5000 mutasjoner som er forskjellige mellom dem. Vi vet også mutasjonsraten: arten vil vise 1000 nye mutasjoner hver million år, eller 0,001 mutasjon / år. Hvis vi deler antall mutasjoner med mutasjonsraten (5000 mutasjoner ÷ 0.001 mutasjon/år), finner vi ut at disse to kalkunartene er ca 5 millioner år gamle. Ta da!

denne tilnærmingen kommer ikke uten begrensninger, skjønt. Du må anta at genene muterer i samme takt. Hvis genene går gjennom perioder hvor de endres veldig raskt og ikke endres i det hele tatt, så er det som å ha en målestokk med tilfeldige flått på den. Du kan ikke bruke den til å måle avstand (eller tid) lenger.På grunn av denne begrensningen (og andre) er det faktisk mye vitenskap og matte som foregår bak kulissene i mange av disse beregningene. Men i sin essens måler det bare tidens gang ved å bruke mutasjonsfrekvensen som målestokk.

hvordan bruker forskere molekylær klokke?

molekylklokken måler i utgangspunktet hvor lang tid siden to arter har divergert fra hverandre. Selvfølgelig vil dette være veldig nyttig informasjon for noen som setter sammen et slektstre for relaterte arter (kalt et fylogenetisk tre), men forskere kan bruke denne informasjonen til mer enn bare å planlegge virkelig episke familiegjenforeninger.

Fylogenetiske trær hjelper oss med å forstå verden. Vi kan se hvilke arter som er beslektet og hvor nært, og vi kan bruke denne informasjonen til bevaringstiltak. For eksempel har noen forskere foreslått å bringe tilbake wooly mammuter (Mammuthus primigenius) ved hjelp av elefanter. Indiske elefanter (Elephas maximus) er den nærmeste levende arten til ullen mammut, har delt fra hverandre ca 7 millioner år siden. Ved å bruke lignende, ikke-truede arter i bevaringsarbeid for ting som å øke avkom, øker sjansene for suksess kraftig.Tro det eller ei, molekylære klokker er også nyttige i rettsmedisin og epidemiologi! Forskere har med hell brukt molekylær klokke metode for å bevise at en person smittet en annen person med en sykdom, for eksempel tilfelle av denne spanske anestesilegen som smittet hundrevis av pasienter med hepatitt C. Forskere bruker også molekylær klokke teknikk for å spore utviklende patogener som Zika virus Eller Mycobacterium tuberculosis.

den molekylære klokken-ikke gå hjem uten den!

molekylklokken har vist seg å være et uvurderlig verktøy i en evolusjonær biologs verktøykasse. Uten det ville vi ikke ha et komplett bilde om vår verdens naturhistorie. For mange organismer som ikke fossiliserer godt, som maneter eller bakterier, er det den eneste teknikken som forskere kan bruke til å date arten.