o citiți și o auziți tot timpul—”aceasta este o specie veche, veche de milioane de ani” sau „acest animal există de sute de mii de ani.”Dar, cum știu oamenii de știință cât de vechi sunt aceste specii? Nu este ca și cum ar putea folosi o mașină a timpului pentru a vedea—cel puțin nu încă. Dar ceasul molecular poate ajuta la realizarea unor estimări.

nu este magie. Nu este chiar doar o presupunere aleatoare. Este de fapt doar o problemă de matematică de bază. Oamenii de știință fac câteva măsurători și conectează numerele într-o ecuație pentru a obține o estimare a vârstei unei specii. Această tehnică se numește ceasul molecular și a fost gândită de oamenii de știință Linus Pauling și Emile Zuckerkandl în 1962.

cum funcționează ceasul molecular?

măsurarea vârstei unei specii cu tehnica ceasului molecular necesită doar două lucruri simple: o estimare a numărului de mutații genetice între o specie și ruda sa cea mai apropiată și rata medie de mutație genetică (adică., câte mutații apar într-o populație într-un interval de timp specificat, cum ar fi 5 mutații pe an).

pentru a arăta cum funcționează, să luăm un exemplu ipotetic simplu. Să ne prefacem că suntem taxonomi-biologi care studiază modul în care organismele sunt legate între ele. Ni s—a dat sarcina de a încerca să ne dăm seama cât de diferiți curcani sunt legați între ei și există două specii-curcanul Ocelat (Meleagris ocellata) și curcanul sălbatic (Meleagris gallopavo).

Să presupunem că analizăm ADN-ul celor două specii și descoperim că există 5.000 de mutații care sunt diferite între ele. De asemenea, știm rata mutației: specia va prezenta 1.000 de mutații noi la fiecare milion de ani sau 0,001 mutații/an. Dacă împărțim numărul de mutații la rata mutației (5.000 de mutații 0.001 mutație/an), aflăm că aceste două specii de curcan au aproximativ 5 milioane de ani. Ta da!

această abordare nu vine fără limitări, totuși. Trebuie să presupunem că genele se mută în același ritm. Dacă genele trec prin perioade în care se schimbă foarte repede și apoi nu se schimbă deloc, atunci este ca și cum ai avea un etalon cu căpușe aleatorii pe el. Nu îl puteți folosi pentru a măsura distanța (sau timpul) mai mult.

din cauza acestei limitări (și altele), există de fapt o mulțime de științe și matematică care se desfășoară în culisele multor astfel de calcule. Dar, la esența sa, este doar măsurarea trecerii timpului folosind rata mutației ca etalon.

cum folosesc oamenii de știință ceasul molecular?

ceasul molecular măsoară practic timpul de când două specii s-au despărțit una de cealaltă. Evident, aceasta ar fi o informație cu adevărat utilă pentru cineva care creează un arbore genealogic pentru speciile înrudite (numit arbore filogenetic), dar oamenii de știință pot folosi aceste informații pentru mai mult decât planificarea reuniunilor de familie cu adevărat epice.

copacii filogenetici ne ajută să înțelegem lumea. Putem vedea ce specii sunt înrudite și cât de strâns și putem folosi aceste informații pentru măsuri de conservare. De exemplu, unii oameni de știință au propus readucerea mamuților lânoși (Mammuthus primigenius) cu ajutorul elefanților. Elefanții indieni (Elephas maximus) sunt cele mai apropiate specii vii de mamutul lânos, despărțindu-se unul de celălalt în urmă cu aproximativ 7 milioane de ani. Prin utilizarea unor specii similare, care nu sunt pe cale de dispariție, în eforturile de conservare pentru lucruri precum creșterea descendenților, șansele de succes sunt mult crescute.

credeți sau nu, ceasurile moleculare sunt utile și în criminalistică și epidemiologie! Oamenii de știință au folosit cu succes metoda ceasului molecular pentru a demonstra că o persoană a infectat o altă persoană cu o boală, cum ar fi cazul acestui anestezist spaniol care a infectat sute de pacienți cu hepatită C. Oamenii de știință folosesc, de asemenea, tehnica ceasului molecular pentru a urmări evoluția agenților patogeni precum virusul Zika sau Mycobacterium tuberculosis.

ceasul molecular – nu pleca de acasă fără el!

ceasul molecular s-a dovedit a fi un instrument neprețuit în setul de instrumente al unui biolog evolutiv. Fără ea, nu am avea o imagine completă despre istoria naturală a lumii noastre. Pentru multe organisme care nu se fosilizează bine, cum ar fi meduzele sau bacteriile, este singura tehnică pe care oamenii de știință o pot folosi până în prezent.