2006/12/25

The Evolution of the Flagellum

Panda's ThumbのPvMによる2006年12月22日付のエントリ「Ode to the Flagellum」によれば、N. J. Matzkeによる鞭毛進化モデル[Evolution in (Brownian) space: a model for the origin of the bacterial flagellum, 2003.]の解説動画がYoutubeにアップされた。

==>The Evolution of the Flagellum

とりあえず、動画に表示される英文を訳してみた:

Irreducible Complexity is the cornerstone of Intelligent Design.
還元不可能な複雑さはインテリジェントデザインの礎石だ。

Logic tells us that Irreducible Complexity is an argument based on Ignorance.
Because I cannot image how something evolved, it must not have.
論理的に考えれば、加減不可能な複雑さは無知に依拠した論であることがわかる。
「それがどうやって進化したか想像もつかないので、進化したはずがない。」

In order for one to even remotely consider a system as irreducible complex one must show that an exhaustive search of that system through diverse organisms and homologies of the proteins making up that system give no information as to how that system evolved.

間接的にでもある器官が還元不可能に複雑であることを示すためには、徹底的な研究によっても、多様な器官と、その器官を形作るタンパク質の相同体から、どうやってその器官が進化したかについて全く情報が入手できないことを示さなければならない。

ID proponents never do the research.
Wher other scientists do, they have always found evidence of evolution through multiple functional intermediates.
インテリジェントデザイン支持者は決して研究しない。
他の科学者が研究すれば、いつも、複数の機能の中間機能と通して、進化の証拠が見つかる。

Previously I have shown how the eye could have evolved.
This employs a simple principle of evolution.
"When something is evolving for the first time, crude function out competes no funciton."
以前に眼がどう進化したかを示した。
これには単純な進化の原則「初めて何かが進化するとき、ささやかな機能でもないよりはまし」を使った。

But what about the flagellum.
This is without a doubt one of the most amazing biological machines ever discovered.
鞭はどうだろうか。
これは、これまでに見つかった生物機械の中でもっとも驚異的なもののひとつだ。

Studies have shown that removing any of the roughly 42 proteins common to all flagella results in ZERO function.
How could this have evolved?
研究により、すべての鞭毛に共通な42のタンパク質のどれひとつを取り去っても、鞭毛は機能を失うことが示されている。
ではどうやって進化できるのか?

Here's How.
This time we will employ a secnd principle of evolution
"The system need not have the same function as the ancestral system from which it evolved."
こんなふうに:
今度は進化の第2原則「進化した器官と、その祖先の器官と同じ機能を持つ必要はない」を使う。

To give credit:
This model was formulated by Nicholas J. Matzke.
One can find a link for his full work in the video description.
このモデルはNichokas J. Matzkeによって構築された。
ビデオの説明文に彼の著作へのリンクがある。

Basic Bacteria Membrane Structure
Outer membrane
Cell wall
Innter membrane
基本的なバクテリアの細胞膜構造
外膜
細胞壁
内膜

Start with a simple passive pore.
Allows movement of proteins into the periplasm.
簡単な受動的ポアから始めよう。
これはタンパク質が周辺質へ流入することを可能にする。

Association of a second protein makes the pore selective.
Allows movement of selective proteins into the periplasm
第2のタンパク質が加わることで、ポアを選択できるようになる。
これいより周辺質への選択的なタンパク質の流入が可能になる。

The F1F0 ATP Synthase is ancestral to
the falgellum
このF1F0 ATP合成酵素は鞭毛の先祖である。

Association of the ATP synthase with our pore imparts active transport.
This would be the ancestral Type III Export Apparatus.
我々のポアにATP合成酵素が加わることで、能動輸送が可能となる。
これはType III輸送器官の先祖と思われる。

Secretins and their chaperone proteins are ancestral to the flagellum.
Allows movement of proteins out of the cell.
セクレチンとそのシャペロンタンパク質は鞭毛の先祖である。
これによりタンパク質は細胞外へ輸送される。

Association of our Type III Export Appratus with a Sectretin.
This would be the ancestral Type III Secretion Appratus.
TypeIII輸送器官にセクレチンが加わる。これにより、TypeIII分泌器官の先祖となりうる。

Let's Review.
So far we have evolved through gradual steps a selective active transport appratus to move proteins from the cytoplasm to the extracellular environment.
復習しよう:
漸進的段階により、細胞質から細胞外の環境にタンパク質を輸送する選択的能動輸送器官に進化した。

An adhesive protein get secreted by our system but remains bound.
Controlled adhesion to substrates allows bacteria to stay put when they want to.
接着性タンパク質はこの器官によって分泌されるが、境界に留まる。
基質への制御された接着は、バクテリアが望むときに留まらせることができる。

Further polymerization forms a pilus.
さらなる重合によって線毛が形成される。

A longer pilus increases the chance of finding a substrate to attach to.
より長い線毛は、接着する基質を多く見つけられるようになる。

Attachment of the pilus to the inner membrane increases its strength.
線毛を内膜に着けることで強くなる。

A bent pilus that can wiggle a little increases the chance of finding substrate.
少しくねくねできる曲がった線毛は、基質を見つける可能性が増える。

Let's Review.
So far we have evolved through gradual steps an attachment appratus formed on and secreted by our Type III Secretion Appratus. A pilus.
復習しよう。
漸進段階を経て、接着器官がTypeIII分泌器官に、形成・分泌される。線毛。

The Tol-Pal system exists and transforms proton movement across a membrane into motion.
Tol-Pal器官が存在して、細胞膜を越えるプロトン輸送を運動に換える。

The Tol-Pal system associates with the pilus causing it to spin (poorly).
Tol-Pal器官は線毛と結合して、貧弱に回転できるようになる。

A poorly spining proto-flagellum will greatly increase dispersion.
貧弱に回転するプロト鞭毛は分散を大きくする。

Allowing bacteria to esapce crowded environments when nutrients are low.
バクテリアが栄養分の少ないときに、混雑した環境から脱出できるようにする。

Modification of the secretin release any attachment between the former pilus and outer membrane.
セクレチンの変形は、線毛だったものと外膜の間の結合を遊離させる。

The remainder of the secretin become the P-ring.
セクレチンの残りはPリングになる。

The former chaperone is modified into the F-ring.
シャペロンだったものはFリングに変化する。

Both rings function to stabilize the filament allowing it to rotate freely.
両リング機能は、自由に回転できるようにフィラメントを安定化する。

Signal transduction proteins bind the proto-flagellum linking its function to the state of the environment. A chemotactic Flagellum.

シグナル伝達タンパク質は、その機能と環境の状態を関連するプロト鞭毛を結合する。走化性鞭毛。

Some Facts to digest.
Of the 42 proteins required to make a flagellum, 40 have been found so far to have homologues in other systems.
知るべき事実:
鞭毛を作るために必要な42のタンパク質のうち、40は他の器官で相同タンパク質が見つかっている。

Some Facts to digest.
After hundreds of millions of years many homologous proteins retain structure but not sequence identity.
Therefore, finding homologues for the last two may require solving protein structures as some already have.
知るべき事実:
数億年後にも、多くの相同タンパク質は構造を保持しているが、配列アイデンティティはそうではない。
従って、残り2つのタンパク質の相同タンパク質を見つけるには、既存のタンパク質構造を解き明かす必要があるかもしれない。

Some Facts to digest.
All of the steps shown here each involve the modification of only one protein.
For simplicity I have spared you their names and their homologues names.
知るべき事実:
ここに示したすべての段階で、唯ひとつのタンパク質の変化だけが起きている。
話を単純にするために、タンパク質の名称と相同タンパク質の名称を省略した。

Some Facts to digest.
Therefore the flagellum most likely evolved through gene duplication and modification followed by extensive refinement of each step.
知るべき事実:
従って、鞭毛は各段階での遺伝子重複と広範囲な改良を伴う変化を通して、おそらく進化した。

Some Facts to digest.
Each step produces a function product that imparts a selective advantage to the bacteria.
知るべき事実:
各段階で、淘汰に有利な点をバクテリアに与える機能製品を作り出す。

Some Facts to digest.
This model was published in 2003 and many of its predictions have been confirmed through experiments.
知るべき事実:
このモデルは2003年に発表され、その予測は実験によって確認されてきた。

"Science is advanced by proposing and testing hypothesis, not by declaring
questions unsolvable." -- N.J. Matzke
"Nothing in biology makes sense except in light of evolution" -- Theodosius Dobzhansky
「科学は、問いが回答不能だと宣言することではなく、仮説を提唱し検証することで発展する」-- N.J. Matzke
「進化の光のもとでなければ、生物学は意味を成さない」-- Theodosius Dobzhansky
posted by Kumicit at 2006/12/25 00:01 | Comment(0) | TrackBack(0) | Skeptic | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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