A „gének ugrása” komplikálja az evolúciós elméletet a DNS megosztott fajokkal

A DNS általában szeret szabályokat követni. A DNS szálai hűségesen másolódnak, és a másolatokat a szülőktől az utódokhoz továbbítják, így az evolúciót úgy ismerjük, mint tudjuk. Az új becslések szerint azonban a genomod ötven százaléka a renegátos DNS-ből is áll, amely a fajokról ugrik. Ez a gazember DNS, a kutatók a Genombiológia A hétfőn megjelent cikk az élet evolúciója során véletlenszerűen behelyezte magát a bolygó szinte minden genomjába. Mindannyian rejtélyes eseményekből állnak több millió évvel ezelőtt.

Atma Ivancevic, Ph.D., posztdoktori neurogenetikai és bioinformatikai kutató, és a papír vezető szerzője, azzal a céllal kezdte meg tanulmányát, hogy megmagyarázza, hogy miért ugyanaz a gonosz DNS megtalálható az állatokban, mint a tengeri sünök és az emberek. Megállapítást nyert, hogy a legtöbb faj a földön nagy mennyiségű genetikai anyagot tartalmaz - valószínűleg hallotta, hogy az emberek körülbelül DNS-jének körülbelül 99 százaléka osztozik csimpánzokkal -, de ezek a gének eltérőek, mondja Ivancevic.

„A gének ugrása nem valójában gének; nem kódoló darabjai a „junk DNS” -nek, ”mondta fordítottja e-mailben. „Gondolj rájuk, mint a genetikai paraziták, ugrálva a genom körül, hogy önzően replikálódjanak, és néha ugrás a fajok között.”

Az elmúlt években elkezdtük megérteni ezeknek a gonosz DNS-eknek a funkcióját, de még mindig nem tudjuk, mit csinálnak. Ez a rejtett gének mögött rejlő rejtély: azok a DNS-ösvények zsemlemorzsa, amelyek az életfában szétszóródtak. Most, köszönhetően ennek a dokumentumnak, végül kideríthetjük, hogyan tettek ilyen rendet.

Vízszintes átadás

Ivancevic kutatása azt találták, hogy két ugrásszemcsés DNS-szekvencia létezik, amelyek a fajok széles skáláján követhetők, úgynevezett BovB és L1. A kutatók ezeket a mintákat átültethető elemeknek (TE-k) nevezik, mert „véletlenszerűen másolják és beillesztik” magukat a tengeri sünökből származó állatok génekbe, tehenekbe, emberekbe. Ezt a furcsa folyamatot, amelyben egy TE egy másik faj genetikai anyagát behatol, hívják vízszintes áthelyezés.

A reprodukció szabványos megértését a függőleges átvitel, az a feltételezés, hogy a legtöbb genetikai anyagot általában a szülő átadja a gyermeknek.

Amikor egy családfát rajzol, jellemzően a szülők alá vonja a gyermekeket, és bizonyos értelemben a gének általában ilyen generációkban esnek le. De néhány TE mozog vízszintesen az élet fája fölött, egy „organizmus” DNS-ről a másikra átugrva, „vektornak” nevezett hírnök segítségével. A tudósok nem értik teljesen, hogy a folyamat hogyan működik a fajok között, de van egy csomó, amit a vektorok lehetnek.

Egyes organizmusok, mint a baktériumok, nagyon jóak a gének vízszintes átvitelében, és gyakran természetesen, vektor nélkül. Az állatok nem tehetik ezt, de lehetnek fertőzött baktériumok által, amelyek ezután vektorokként működhetnek. A dokumentum néhány valószínű jelöltet javasol a hírnök szerepére, beleértve az ágyak hibáit, kullancsokat és sáskákat is, és néhány lehetséges vízi vektor-teremtményt is kijelöl, mint az osztriga és a tengeri férgek. Ezek a vektorok valószínűleg mozgatták a két bunkot a szemét DNS szekvenciák, BovB és L1, a fajok között.

Ami igazán érdekes, mi történik, ha a DNS odaér. Egy transzferes esemény bekövetkezése után Ivancevic és csapata megmutatja, hogy a DNS gyorsan replikálódhat. Például a BovB-t úgy vélték, hogy először kígyókban jött létre, majd több millió évvel ezelőtti horizontális átviteli eseményeken „ugrott” a tehenekre, ahol többször is replikált. Gondolj rá, hogy egy szabványos másolatot és beillesztést csinálsz, és csak újra és újra eltalálod a kontroll-V-t.

„Számomra a legmeglepőbb dolog nem az átadás, hanem a gazdaszervezetre gyakorolt ​​hatás a transzfer után” - mondja Ivancevic. „A BovB a tehén genomszekvenciájának mintegy 25% -át foglalja el. Ez egy hatalmas változás!

Nagy ugrásokat keres

Az Ivancevic csapata megvizsgálta a 759 faj genomját, hogy megtudja, milyen messzire jutnak be az életfa ezekbe a szekvenciákba. A kígyók, tehenek, tengeri sünök, denevérek és lovak távoli kapcsolatban álló állatokban találták a BovB szekvenciát (bár a denevéreknek és a lovaknak alacsony volt a teljes BovB szekvenciája). Az L1 szekvencia még elterjedtebbnek tűnt. Míg 79 faj BovB szekvenciát tartalmazott, 559 fajok L1 szekvenciák voltak. Történelmileg az L1-et úgy vélték, hogy csak vertikálisan kerül át, így az L1 szekvencia megtalálása ezekben az eltérő fajokban áttörés volt.

A BovB mindig is érdekelte a kutatókat, mert „nagy ugrásokat” tesz a távoli rokon fajok között, és bizonyítja, hogy valamilyen horizontális átviteli esemény történt. A korábbi elemzés azonban csak néhány példát mutatott be, amelyekben az L1 szekvenciák ezeket a nagy ugrásokat tették, ami arra enged következtetni, hogy a kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az L1 valószínűleg csak vertikálisan haladt át.

Ha szélesebb hálót vetettünk ki, Ivancevic csapata megmutatta, hogy több genomikus ugrálás történt, mint amennyit egyszer gondoltunk. „Az állatok, növények és gombák használata valóban segített a lehető legtöbb genom szkrínelésében az aktuális adatokkal. Nincs sok olyan tanulmány, amely nagyszabású kereszthivatkozást keres-e a Királyságon át ”- mondja.

A megállapítás, hogy az L1-ek 559-es fajban vannak, az L1-k meggyőző bizonyítéka volt tette ezeket a nagy ugrásokat. A csapat hat korábban nem felfedezett L1 „ugrásra” utal a tengeri fajokban millió évvel ezelőtt, mivel ez a lehetséges gonosz gólya, hogy teljesen elkülönült királyságokban belépjen a fajok DNS-be.

Azt írják, hogy az egyik ilyen vízszintes esemény az L1 sorozatot „őshonos” emlősök ősijére - 160, 191 millió évvel ezelőtt - állatokra, amelyek nem tojást hoznak. Innen a sorozatot vertikálisan át lehetett adni az ősi állatok minden leszármazottjának, beleértve az embereket is. Míg az L1 többnyire töredezett és inaktív az emberben, a genomunk 17% -át alkotja.

Ezek az eredmények azt mutatják, hogy még a legkisebb erők is átalakíthatják az evolúciót. Talán több millió évvel ezelőtt az egyik legtávolabbi őseink a tengerben lakó vérrel kártevő kártevőbe kerültek - talán tengeri féreg volt - és valahogy véletlenszerű DNS-t kapott. Most, több millió évvel később, ezek a változások bennünk maradnak, és még mindig kitaláljuk, milyen szerepeket játszanak.

„Megmutatja, hogy a véletlenszerű DNS-cserék mennyire képesek alakítani evolúciónkat” - mondja Ivancevic.