сервативных заменах сохраняются химические свой-
ства боковых цепей; например, во всех глобинах ос-
татки в положении F6 имеют полярные боковые це-
пи. Боковые цепи, находящиеся во внутренней части
белковой глобулы, почти всегда неполярны, и эта не-
полярность сохраняется на протяжении всей эволю-
ции белков. Остатки, расположенные на поверхности
белков, подвергаются более частым и разнообразным
заменам, поскольку в большинстве случаев на хими-
ческие свойства их боковых цепей не налагается жест-
ких ограничений.
Число различий в аминокислотных остатках для
любой пары глобинов определяют, совмещая соответ-
ствующие последовательности, а результаты таких
подсчетов для всего семейства глобинов могут быть
представлены в виде таблицы. Для простоты часто
считают, что каждый единичный пропуск эквивален-
тен одной замене. К примеру, при совмещении после-
довательностей миоглобина и α- и β-цепей гемогло-
бина сравнивают 155 положений и найденное число
различий заносят в таблицу (рис. 16.1).
Древо родственных связей для глобинов строится на
основе математического анализа числа различий в
аминокислотных остатках. В результате длина «пути»
от белка из одного вида до общего предшественника
(точка разветвления) и затем до белка из другого вида
оказывается пропорциональной числу аминокислот-
ных различий в сравниваемых последовательностях,
которое, например, в случае пары р-цепь гемоглобина
цыпленка/р-цепь гемоглобина лошади равно 47, а для
пары р-цепь гемоглобина человека/р-цепь гемогло-
бина лошади составляет 24.
Мутацией называется любое изменение в нуклео-
тидной последовательности определенного гена
(гл. 27). Наиболее часто происходят так называемые
точковые мутации, связанные с изменением одного
азотистого основания, что влечет за собой измене-
ние типа аминокислотного остатка в одном поло-
жении полипептидной цепи. Другие мутации при-
водят к вставкам или удалению одного или более
аминокислотных остатков. Особым типом мутации
является удвоение гена, в результате чего в организ-
ме появляются две копии одного и того же гена.
Согласно теории естественного отбора, в популя-
ции фиксируются предпочтительно выгодные мута-
ции, т. е. мутации, дающие организму какое-то пре-
имущество.
Дивергентная эволюция белков семейства глобинов.
Все глобины имеют сходные последовательности. Этот
факт объясняется происхождением их от одного
общего предка. Эволюция глобинов происходила,
очевидно, по дивергентному пути с помощью мута-
ций. Число различий в аминокислотных последова-
тельностях между любыми двумя белками непосред-
ственно связано с числом мутаций, зафиксированных
после того, как эти два белка разошлись от своего об-
щего предка. Поэтому древо родственных связей слу-
жит схематическим изображением эволюционного
процесса и является филогенетическим древом.
Предковый глобин как полагают, представлял собой
мономерный белок с включенной в него гемогруппой и
уже обладал некоторой способностью переносить
кислород. В результате удвоения гена появились две
его идентичные копии, которые, последовательно
подвергаясь мутациям, дали начало двум разным бел-
кам. Поскольку между αα- и β-цепями гемоглобина су-
ществует меньше различий , чем между каждым из этих
полипептидов и миоглобином, предполагают, что
первоначальное удвоение гена привело к возникнове-
нию примитивных миоглобина и гемоглобина, а раз-
деление на α- и β-цепи произошло позднее, после уд-
воения гена примитивного гемоглобина.
Видообразование. С помощью целого ряда методов
удается проследить пути развития различных биоло-
гических видов от их общего предка. Рассмотрим с
этой точки зрения ту часть филогенетического древа
глобинов, которая касается β-цепей. Видно, что β-це-
пи лошади и человека различаются меньше, чем β-це-
пи цыпленка и человека. Это означает, что в эволюци-
онном отношении человек находится ближе к лоша-
ди, чем к цыпленку. В общем случае эволюционные
связи между видами, установленные на основе анализа
β-цепей, довольно хорошо согласуются с соответст-
вующими данными классической биологической так-
сономии. Фактически число аминокислотных разли-
чий между двумя видами может служить мерой време-
ни, прошедшего после дивергенции их об общего
предка. Значения времени, оцененные подобным
способом, находятся в неплохом соответствии с ана-
логичными результатами, полученными с помощью
других методов, таких, например, как палеонтологи-
ческое датирование.
Скорость эволюции белков можно определить как
время, за которое происходит накопление в среднем
1% различий в аминокислотных последовательностях
между двумя белками, дивергировавшими от общего
предка. Скорость эволюции белков в пределах одного
семейства постоянна (прямые на рис. 16.2), однако
она сильно варьирует для белков, принадлежащих к