2014-05-08

У рослин виявлений міжвидовий обмін генами

5 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Рейтинг 5.00 (1 голос)

Еволюційна мережа

Представники різних видів вищих рослин, не здатні до схрещування один з одним, виявляється можуть обмінюватися генетичним матеріалом за допомогою так званих мобільних генетичних елементів - транспозонів. Про це свідчать результати порівняння геномів рису і проса, проведені групою дослідників з Каліфорнійського університету в Берклі (США).

Транспозони - це ділянки ДНК, які кодують один або кілька ферментів і зазвичай обмежені з обох боків так званими кінцевими інвертованими повторами (наприклад, agtaaa ... tttact). Ці повтори можуть «злипатися» один з одним на основі принципу комплементарності, при цьому транспозон набуває вигляду петлі, яку легко вирізати з нитки ДНК і перенести на нове місце. Довгий час вважалося, що транспозони можуть переміщатися лише в межах геному «господаря», а іншим особинам дістаються лише у спадок - від батьків. Однак згодом з'ясувалося, що можлива і горизонтальна передача транспозонів, які в цьому випадку ведуть себе як віруси, «заражаючи» інші організми.

Горизонтальний перенос генетичного матеріалу (не тільки транспозону, а й великих ділянок «нормальної» геномної ДНК) широко поширений в світі прокаріотів (бактерій і архей). У вищих багатоклітинних організмів горизонтальний перенос відбувається набагато рідше, причому, на відміну від бактерій, він, очевидно, може здійснюватися тільки за допомогою мобільних генетичних елементів (вірусів, транспозонів, ретротранспозонів). Кілька таких випадків вже зафіксовано у тварин, але у рослин обмін генетичним матеріалом між видами досі не був підтверджений. 

Тепер доводиться визнати, що горизонтальний перенос - загальна властивість всього живого. У геномах рису і проса виявлено практично ідентичні транспозони. Ці види злаків розійшлися 30-60 млн років тому і за цей час в їх геномах накопичилося багато відмінностей. Однак у послідовностях ДНК транспозонів відмінностей майже немає. Це не можна пояснюватися дією стабілізуючого відбору, який відсіював мутації, що виникають у транспозонів, через те, що вони знижували життєздатність рослини. У цьому випадку в транспозонів накопичилися б так звані синонімічні, або мовчазні, мутації - заміни нуклеотидів, які не призводять до заміни амінокислоти в кодованому білку. Цього не спостерігається.

Відсіявши одну за одною всі можливі альтернативні гіпотези, дослідники прийшли до висновку, що спостережувана подібність у послідовності ДНК транспозонів у рису та проса можна пояснити тільки горизонтальним переносом: один із цих видів порівняно недавно «заразив» другий своїм транспозоном.

Цей, здавалося б, не дуже значний факт насправді має величезне теоретичне і практичне значення. Горизонтальний перенос перетворює класичне «еволюційне древо» в «еволюційну мережу». Введення рухомих генетичних елементів у різні ділянки геному може викликати серйозні зміни в роботі прилеглих генів, а активне переміщення їх з місця на місце в межах геному викликає спалахи мутагенезу. Гени транспозону часом грають ключову роль у виникненні великих еволюційних новацій (наприклад таких, як поява плаценти і системи надбаного імунітету). Крім того, можливість обміну рухомими ділянками генома між видами рослин вимагає більш ретельної перевірки можливих наслідків введення генно-модифікованих сільськогосподарських культур: потрібно бути абсолютно впевненими, що штучно введені в геном рослин фрагменти ДНК повністю втратили рухливість і ні за яких обставин не будуть безконтрольно передаватися іншим видам - диким або ж одомашненим.

За матеріалами plosbiology.org.

Коментарі:

blog comments powered by Disqus