Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Биомолтекст2020
  • vsh25
  • Vitacoin

Гены из «мусора»

Возникновение генов с нуля оказалось обычным явлением

«Вести»

Откуда в геноме живого существа берутся гены, которых нет ни у каких других видов? Новое исследование показывает, что они чаще всего возникают практически «из ничего», точнее из мусорной ДНК.

Все живые организмы в тесном родстве друг с другом. 30% человеческих генов – общие с кишечной палочкой, а 50% – с бананом. К слову, это одно из многочисленных доказательств того факта, что всё живое произошло от общего предка.

Однако у каждого вида есть небольшой процент генов, уникальных только для него или его ближайших родственников. В геномах других организмов нет не только точных копий таких участков ДНК, но и их очевидных аналогов. Специалисты называют их генами-сиротами.

Откуда берутся такие новые в эволюционной истории гены? Есть как минимум два возможных пути. Во-первых, постепенное накопление различий между родственными генами (дивергенция) может зайти так далеко, что биологи просто не опознают «двоюродных братьев». Считается, что именно этот сценарий – самый распространённый для возникновения генов-сирот.

Есть и другой путь. Напомним, что ген – это инструкция по синтезу РНК. РНК может служить прообразом для синтеза белка (основной «рабочей лошадки» в клетке) или выполнять другие функции.

Но в каждом геноме есть масса мусорной, или некодирующей, ДНК. Это «бывшие гены», которые некогда напрочь вышли из строя. Содержащиеся в них инструкции по синтезу РНК утратили работоспособность из-за ошибок, внесённых мутациями.

Тем не менее, мусорная ДНК продолжает мутировать. Более того, эти мутации не «вымываются» естественным отбором, так как некодирующая ДНК не влияет на жизнь клетки и организма в целом (впрочем, последний тезис в последнее время подвергается критике). И рано или поздно в результате таких случайных изменений из этого «мусора» может возникнуть новый работоспособный ген. В этом случае специалисты говорят, что ген возник de novo.

Считается, что это экзотический сценарий, который редко реализуется. Но результаты двух новых исследовани, опубликованных в журналах Nature Communications (Vakirlis et al., De novo emergence of adaptive membrane proteins from thymine-rich genomic sequences) и eLIFE (Vakirlis et al., Synteny-based analyses indicate that sequence divergence is not the main source of orphan genes), свидетельствует о другом.

Авторы разработали новую методику, позволяющую определить, имеет ли ген-сирота работоспособные аналоги в геномах других видов, даже если «кузены» совершенно не похожи друг на друга. Опираясь на этот метод, учёные искали «потерянных родственников» для генов дрожжей, мух и человека.

Результаты получились обескураживающими.

«К нашему удивлению, самое большее около трети генов-сирот являются результатом дивергенции. Это, в свою очередь, говорит о том, что большинство уникальных генов в тех видах, которые мы исследовали, являются результатом других процессов, в том числе появления de novo. Следовательно, это происходит гораздо чаще, чем первоначально думали учёные», – констатирует соавтор статьи Ифе МакЛайсет (Aoife McLysaght) из Тринити-колледжа в Дублине.

Биологи не остановились на этом и задали следующий вопрос: велико ли влияние новых генов на жизнь организма?

В качестве подопытных организмов учёные выбрали дрожжи. Они имеют короткие геномы, быстро размножаются и в то же время относятся к эукариотам, в отличие от, скажем, бактерий.

Сначала исследователи выводили из строя гены-сироты, некогда возникшие у дрожжей de novo. Обычно это не снижало жизнеспособности этих организмов ни «в пробирке», ни в естественных популяциях. Другими словами, большинство появившихся de novo генов не являются жизненно необходимыми (во всяком случае, у дрожжей). И этому есть объяснение: в конце концов, существовал же непосредственный предок дрожжей и без них.

На втором этапе биологи пошли другим путём. Они, наоборот, искусственно усилили работу (экспрессию) «новичков». И дрожжи тут же активизировали рост. При этом специалисты проверили, что эта реакция не вызвана экспрессией ещё каких-то генов, не являющихся de novo.

Другими словами, гены, возникшие «из мусора», могут быть очень полезны и давать своим носителям важные эволюционные преимущества.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

гены мутация эволюция Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Генетическое однообразие

Эффект «бутылочного горлышка» привел к тому, что среди гренландских эскимосов распространено большее количество вредных мутаций, чем в других популяциях людей.

читать

Мы вам расскажем за гены :)

Науке не известно ни одного характерного гена, который был бы только у евреев и не проявлял бы себя в других этнических группах. Но у представителей еврейских общин по всему миру действительно есть схожие наследственные признаки.

читать

Преимущество гетерозигот

Иногда рецессивная мутация у гомозигот (организмы с двумя копиями мутантного гена) вызывает болезнь, а гетерозиготам (с одной копией) позволяет лучше приспособиться к условиям жизни.

читать

Болезни вызрели за время эволюции

Генные заболевания – неустранимое свойство всего живого. Большая часть генных болезней связана с генами, доставшимися нам от самых примитивных организмов. Миллиарды лет эволюции не сделали ни отдельные гены, ни выполняемые ими функции устойчивее к мутациям.

читать

К фазе II готов!

Экспериментальный препарат для лечения несколько видов опухолей, связанных с мутацией гена KRAS, допущен к дальнейшим исследованиям.

читать

Кривое зеркало жизни

Отрывок о наследственном раке груди из книги молекулярного биолога Марии Кондратовой про мифы о раке.

читать