蛋白质水平的证据

时间：2021-01-06 09:21 | 栏目：第1节生物有共同祖先的证据 | 点击：次

在分子进化的研究中，对蛋白质序列的分析和对基因序列的分析有许多相似之处。在很多不同的生物中，都存在着功能相似、氨基酸序列也相似的蛋白质，它们被称为同源蛋白质。一般来讲，如果两个物种在进化上的亲缘关系越近，它们同源蛋白质的氨基酸序列就越相似。以血红蛋白的一个亚基为例，在其141个氨基酸中，人类与黑猩猩之间只有1个氨基酸不同，但人类与马之间却有18个氨基酸不同。这表明人与黑猩猩之间的亲缘关系更近。细胞色素c是电子传递链上的关键蛋白质，从需氧的原核生物，到单细胞真核生物，再到真菌、植物、动物，直到人, 都有细胞色素c。不同生物的细胞色素c具有相同的功能和相似的氨基酸序列，基于细胞色素氨基酸的差异，可以推算出不同物种的进化关系。与人的细胞色素c的氨基酸序列差异越小的物种，与人的亲缘关系越近。细胞色素c是很保守的蛋白质，它的进化速度是很缓慢的，因此，它不适合用来测定亲缘关系很近的物种之间的进化关系。对于亲缘关系较近的物种，研究人员一般选取进化速度较快的蛋白质，如碳酸酐酶I就可以用来较为精确地测定人与其他灵长类动物的进化关系。

蛋白质的生物学功能取决于其空间结构，蛋白质只有折叠成特定的空间结构才具有相应的活性和功能。研究表明，蛋白质的结构比序列更加保守，通过比较蛋由质的空间结构，可以发现蛋白质的结构共性，发现属于同一家族蛋白质的保守结构等，这是仅仅分析氨基酸序列无法发现的，因此蛋白质结构的比较对研究蛋白质的功能和蛋白质之间的进化关系有重要意义。例如，细胞色素c的分子结构是比较保守的。观察和比较细胞色素c的空间结构发现，在细胞色素c的分子中，第70〜80位以及第14、17和18位的氨基酸是保守的，因为它们在空间结构中形成了一个与血红素结合直接有关的区域，这对细胞色素c的功能是十分重要的。分子进化研究表明，生物大分子的空间结构比其一级结构（氨基酸序列）更具保守性，这与细胞色素c功能上的保守性是一致的，这也符合结构与功能相适应的观点。

研究人员巳经开始将注意力从主要根据蛋白质氨基酸序列之间的异同来确定其进化关系，逐渐转移到依据比较它们的空间结构来确定其进化关系。随着生物信息学的不断发展，借助蛋白质结构数据库，通过合理的算法，研究人员可以构建蛋白质结构进化树，获得重要的进化信息。

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