Мікросвіт
Категорії / Біологія / Мікросвіт / Дивовижний дизайн гемоглобіну

Дивовижний дизайн гемоглобіну

Автор:
Джерело: icr.org

Гемоглобін – це складний залізовмісний білок в еритроцитах тварин і людини, який здатний зв'язуватися з киснем, забезпечуючи перенесення цієї речовини до тканин. Він являє собою чотири субодиниці (два альфа та два бета-ланцюжки), кожна з яких закручена в спіраль з вісьмома обертами. Така конфігурація забезпечує конформаційні зміни білка, завдяки чому молекули кисню можуть легко приєднуватися та від’єднуватися. 

Бог створив гемоглобін для багатьох Своїх істот, як безхребетних (членистоногих, молюсків, кишковопорожнинних та голкошкірих), так і хребетних.

Чи еволюціонував гемоглобін? Еволюціоністи мали б простежити, як виникла ця дивовижна білкова молекула, але вони не можуть. Вчені не мають викопних молекул, тому вони не можуть повернутися в глибоку давнину еволюції й проаналізувати гіпотетичний протогемоглобін, який нібито існував.

Еволюціоністи Річард Дікерсон та Ірвінг Гейс заявили, що гемоглобіни – «загадкова проблема. Гемоглобіни зустрічаються епізодично серед безхребетних без очевидного [еволюційного розгалуження]». Далі Дікерсон каже:

«Важко побачити загальну лінію походження, що змінюється так несистематично через стільки різних типів».1

Через десять років інший еволюціоніст сказав:

«Хто б серйозно розглядав філогенез хребетних, отриманий із порівняння міоглобіну [єдиної молекули поліпептидного ланцюга, що міститься в м’язах хребетних] одних видів, та гемоглобіну інших? Види, які використовують міоглобін, проживатимуть далеко від споріднених видів, які використовують гемоглобін... Основною проблемою тут є надійність еволюційних реконструкцій на основі даних послідовностей... Складне еволюційне дерево... охоплює всі слабкі сторони окремих дерев».2

Справа в тому, що коли гемоглобін знаходиться в живому організмі, він завжди повністю функціональний та повністю оптимізований для потреб конкретної істоти, в якій він є. В недавньому звіті Сяак Філіпсен й Росс Хардісон написали:

«Хоча повне фізіологічне значення різноманітності розвитку гемоглобінів ще не зрозуміле, очевидно, що множинність гемоглобінів, вироблених контрольованим шляхом розвитку, є унікальною особливістю хребетних, включаючи безщелепних хребетних, які є найбільш давніми родичами хребетних, а значить і людей».3

Коли Філіпсен та Хардісон використовують фразу «унікальною особливістю», вони просто кажуть, що гемоглобіни якимось чином залишалися незмінними у великих еволюційних часових проміжках. Гемоглобін завжди був гемоглобіном, де б він не знаходився.

Малюнок 1. Колонія трубчатих червів Riftia поблизу Галапагоських островів.Наприклад, у багатьох глибоководних океанських жолобах є гідротермальні отвори, через які постійно витікають перегріті, багаті мінералами води. Ці отвори забезпечують тепло й поживні речовини для підтримки біорізноманіття, зокрема великих химерних трубчастих червів (рід Riftia). Ці анеліди являють собою яскраво-червоні шлейфові структури. Червоний колір забезпечується декількома складними гемоглобінами, які мають 144 глобінові ланцюги. «Високомолекулярний гемоглобін черва служить для транспорту як кисню, так і сульфіду».4

Черви мають дивовижну позаклітинну багатогемоглобінову систему: одна в целомі (заповнена рідиною порожнина тіла), а дві в судинному (система крові) відділі.5

Еволюціоністи, як правило, посилаються на невідомого еволюційного предка для пояснення спадкового стану. У дослідженні глобінів хребетних Джей Сторц та його колеги писали:

«Утримання генів прото-Hb та Mb у предка щелепних хребетних дозволило фізіологічний розподіл праці між функцією переносника кисню Hb [гемоглобіну] та функцією зберігання кисню Mb [міоглобіну]».6

Сторц та інші звертаються до уявного предка щелепних хребетних, але такої уявної істоти ніколи не було знайдено в скам'янілостях. Також не існує згоди щодо того, яким був чи мав бути цей предок.

«Особливості нового спільного предка всіх білатеральних тварин обговорювались часто».7

Зіткнувшись із цими об’єктивними перешкодами та малою кількістю доказів у скам'янілостях, зовсім не дивно, що протиріччя в поглядах на походження хордових [тип, в який входять ланцетники, риби, земноводні, рептилії, птахи та ссавці] є звичайною справою.8

Різні варіанти молекули гемоглобіну створені для забезпечення киснем різноманітних організмів. Існує понад 300 алелів (одна з двох або більше форм гена, що викликають варіації даної ознаки) гена гемоглобіну, що входить до складу родини гена глобіну. Світські вчені намагаються пояснити їх походження, використовуючи такі терміни, як дублювання та транслокація.

«Порівняльні дослідження також були проведені щодо генів та генних кластерів, що кодують гемоглобіни, виявляючи багату історію дублювання та втрати генів, а також транслокацій».9

«Функціональна диверсифікація надродини гена глобінних хребетних дає особливо яскраву ілюстрацію ролі дублювання генів та дублювання цілого геному у сприянні еволюційним інноваціям».10

Але чи є ця велика родина продуктом випадкових дублювань, що призвели до функціональної диверсифікації? Поняття дублювання та дивергенції є наріжним каменем неодарвінізму. Еволюціоністи часто апелюють до дублювання генів – процесу, коли ген якось випадково копіюється

В ідеальному еволюційному світі одна копія залишається незмінною шляхом «негативного добору», тоді як інша копія нібито стає «новим» геном, який буде практично вільним від добірного тиску й магічно розвиває нову функцію.

Проблема полягає в тому, що будь-який ген буде накопичувати мутації протягом часу еволюції. Він не буде залишатися незмінним. Дублювання цього гена призведе до дублювання мутацій. Справді, обидві копії все одно дегенерують. Коли відбувається дуплікація гена, це негативно впливає на власну експресію (вироблення білка або регуляторну РНК), не кажучи вже про експресію інших генів.11 Сторц та ін. також апелюють до дублювання цілого генома, але це ще більш проблематично, якщо не летально.

Малюнок 2. Представлення молекули білка гемоглобіну людини. Гемоглобін – це залізовмісний транспортний білок, що переносить кисень та міститься в еритроцитах.

Дублювання цілого генома також називають поліплоїдією – станом, при якому організм має один або кілька наборів хромосом. Поліплоїдні рослини є поширеними явищами, але дублювання генома людини було б фатальним. За іронією долі, еволюціоністи припускають, що «початкове дублювання генома, яке, за оцінками, відбулося принаймні 600 мільйонів років тому, сформувало геном усіх хребетних».12

Звичайно, цього ніколи не спостерігалося. Це твердження ґрунтується на теоретичних домислах або припущеннях, оскільки про кількість подій дублювання генів глобінових хребетних в минулому можна лише здогадуватись.¹³ Еволюціоніст Дуглас Футуйма стверджує:

«Походження гемоглобіну та міоглобіну із загального гена-предка відбулося у предка всіх хребетних, але підродини альфа та бета-гемоглобіну виникли шляхом дублювання генів у предка щелепних хребетних».14

Еволюціоністи припускають, що «родоначальник щелепних хребетних» був гілкою плакодерм («древніх» панцирних риб), яка породила сучасних гнатостом (щелепних), надклас, який включає 99% усіх живих хребетних. Однак слід пам’ятати, що «зоологи не знають, які тварини були першими хребетними».15

Сторц та ін. апелюють до містичного пояснення конвергентної еволюції, щоб описати, як різні істоти отримали відповідні цілеспрямовані спеціалізації:

«Філогенетичний та порівняльний геномний аналіз надродини гена глобінних хребетних виявив численні випадки, коли паралогічні глобіни конвергентно розвивали подібні схеми експресії та / або подібні функціональні спеціалізації у різних лініях організмів».16

Еволюціоністи зазвичай апелюють до конвергенції, коли подібні профілі експресії гена спостерігаються в різних родовідних лініях. Але в цих випадках це більше заява, яка ґрунтується на очікуванні, ніж спостереження факту. Біолог-креаціоніст Гері Паркер зазначає:

«Конвергенцію, у значенні подібних конструкцій, розроблених для задоволення подібних потреб, можна було б очікувати, звичайно, ґрунтуючись на створенні за загальним дизайном».17

Мабуть, одним із найбільш вражаючих випадків створення є унікальні структури гемоглобіну, виявлені на ранніх стадіях розвитку людини – в останні сім місяців росту плоду в утробі матері та приблизно до шести місяців після народження. Структури називаються ембріональними (існує три типи) та фетальним гемоглобінами (HbF), й вони відрізняються від гемоглобіну дорослих (HbA) тим, що в них відбуваються зміни в ланцюгах гемоглобіну.18

Враховуючи, що Творець створив все досконало, ембріональні та фетальні гемоглобіни мають більшу здатність до зв'язування кисню, ніж гемоглобін дорослих. Це означає, що дитина, що розвивається, отримує максимальну кількість кисню із кровотоку матері, а різні гемоглобіни в мінливих умовах під час розвитку можуть, в свою чергу, виділяти кисень у тканини дитини.

Ще одним неймовірним фактом є те, що спочатку гемоглобін виробляється у спеціальній структурі, що зв’язана із пуповиною, яка називається жовтковим мішком. Потім киснепереносний білок виробляється в печінці та селезінці, а далі, нарешті, в кістковому мозку після розвитку кісток. Ця феноменальна система повинна бути спланована.

Ні організми, ні їх глобіни не еволюціонували завдяки сліпому випадку та тривалих проміжків часу. Натомість не так давно були створені «різні лінії організмів», які використовують ці глобіни, виходячи з ніші, яку вони займають в навколишньому середовищі. Креаціоністи дивляться на походження, структуру та розміщення неймовірної молекули гемоглобіну в живому світі та бачать руку всемудрого Творця.

Вас також може зацікавити:

Посилання:

  1. Dickerson, R. E. and I. Geis. 1969. The Structure and Action of Proteins. New York: Harper & Row, 72.

  2. Demoulin, V. 1979. Protein and nucleic acid sequence data and phylogeny. Science. 205 (4410): 1036-1038.

  3. Philipsen, S. and R. C. Hardison. 2018. Evolution of hemoglobin loci and their regulatory elements. Blood Cells, Molecules, and Diseases. 70: 2-12.

  4. Minic, Z. and G. Hervé. 2004. Biochemical and enzymological aspects of the symbiosis between the deep-sea tubeworm Riftia pachyptila and its bacterial endosymbiont. European Journal of Biochemistry. 271 (15): 3093-3102.

  5. Zal, F. et al. 1996. The Multi-hemoglobin System of the Hydrothermal Vent Tube Worm Riftia pachyptila. Journal of Biological Chemistry. 271 (15): 8869-8874.

  6. Storz, J. F., J. C. Opazo, and F. G. Hoffmann. 2013. Gene duplication, genome duplication, and the functional diversification of vertebrate globins. Molecular Phylogenetics and Evolution. 66 (2): 469-478.

  7. Hickman, C. H. et al. 2011. Integrated Principles of Zoology, 15th ed. Columbus, OH: McGraw Hill, 307.

  8. Kardong, K. V. 2012. Vertebrates, 6th ed. New York: McGraw-Hill, 74.

  9. Hardison, R. C. 2012. Evolution of Hemoglobin and Its Genes. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2 (12): a011627.

  10. Storz, Gene duplication.

  11. Gauger, A. K. and D. D. Axe. 2011. The Evolutionary Accessibility of New Enzyme Functions: A Case Study from the Biotin Pathway. BIO-Complexity. (1): 1-17.

  12. Vandepoele, K. et al. 2004. Major events in the genome evolution of vertebrates: Paranome age and size differ considerably between ray-finned fishes and land vertebrates. Proceedings of the National Academy of Sciences. 101 (6): 1638-1643.

  13. Hardison, Evolution of Hemoglobin and Its Genes, Figure 1.

  14. Futuyma, D. J. 2013. Evolution, 3rd ed. Sunderland, MA: Sinauer Associates, Inc., 73.

  15. Miller, S. A. and J. P. Harley. 2013. Zoology, 9th ed. New York: McGraw-Hill, 331.

  16. Storz, Gene duplication.

  17. Parker, G. 2006. Creation: Facts of Life. Green Forest, AR: Master Books. 46.

  18. Sankaran, V. G. and S. H. Orkin. 2013. The Switch from Fetal to Adult Hemoglobin. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 3 (1): a011643.