Wie die Evolution Symmetrie erzeugt — und wieder verliert

Proteine sind grundsätzlich chiral, da 19 ihrer 20 Aminosäuren chiral sind und in der Natur nur als L-Enantiomere vorkommen. Spiegelsymmetrie kommt für sie also nicht in Frage. Andererseits ist Rotationssymmetrie in der Natur weit verbreitet, von einfachen Dimeren bis hin zu den ikosaedrischen Capsidhüllen von Viren.

Für den Betrachter sind hochsymmetrische Strukturen ästhetisch ansprechend, aber warum hat die Natur eine so ausgeprägte Vorliebe für sie? Die Arbeitsgruppe von David Baker an der University of Washington in Seattle hat vor einigen Jahren — zumindest für Dimere — eine Antwort gefunden, die vor allem auf statistischen Überlegungen beruht. Bakers Arbeitsgruppe untersuchte mit Molekulardynamikrechnungen die Energetik von symmetrischen und unsymmetrischen Proteindimeren. Obwohl symmetrische Anordnungen relativ selten sind — gemessen an der Zahl aller theoretisch möglichen Konstellationen —, fanden die Forscher, dass in der Gruppe der energetisch begünstigten Dimere die symmetrischen in der Mehrzahl sind. Deshalb kann die Evolution diese bei ihrem blinden Ausprobieren von Möglichkeiten leichter entdecken.¹

Alle Untereinheiten sind gleich …

Blickpunkt