Исследователи из Центра Геномного Регулирования (CRG) Барселона, Испания, пишущая в журнале Open Access Биология PLOS в газете, публикующей 7-го августа, теперь предложили новую теорию объяснить это явление; ответ включает древнее событие спаривания между двумя отличными разновидностями и может иметь последствия для наших собственных геномов.Начиная с начального наблюдения ученые предположили, что приблизительно 100 миллионов лет назад весь геном был так или иначе дублирован, и что впоследствии и хотя некоторые гены были потеряны, дрожжи держали две копии многих генов и использовали их, чтобы приобрести новые функции, которые помогли ему выжить.Такие «целые дублирования генома», как теперь известно, удивительно широко распространены; например, мы знаем, что целые дублирования генома были важны в ранней эволюции позвоночных животных (наши собственные геномы имеют признаки двух отдельных древних целых событий дублирования генома), и что это – очень общее явление на заводах, особенно выращенные, такие как пшеница.Ученые CRG Марина Марсет-Хоубен и Тони Гэболдон использовали передовые вычислительные методы, чтобы изучить происхождение целого дублирования генома в дрожжах, чтобы получить более полное понимание этого явления, которое, как думают, играло ключевую роль эволюция и адаптация разновидностей.
Неожиданно, они показывают, что появление дублированных генов не было вызвано простым дублированием целого генома, а скорее сцепляющимся («гибридизация») событие между двумя различными разновидностями. Их предложение, которое противоречит в настоящее время наиболее широко принятой теории в научном сообществе, обеспечивает новое понимание этого ключевого процесса во время эволюции генома и происхождения разновидностей.
«Когда мы увидели результаты в первый раз нашего исследования, мы думали, что была некоторая ошибка», объяснила Тони Гэболдон, ведущий следователь исследования, глава CRG Comparative Genomics Group и профессор Исследования ICREA. «Честно, когда результаты не то, что Вы ожидаете и противоречите тому, что установлено, первая вещь, которую Вы делаете, думают, что они были затронуты некоторой проблемой. Но как только от всех потенциальных проблем отказались, Вы начинаете интерпретировать данные объективно без устоявшихся представлений, и делать реальную науку. Именно тогда мы начали рассматривать различные возможные объяснения и работать над новой идеей»,Работа Marcet-Houben и Gabaldon показала, что для дрожжей гибридизация была действительно позади дублирования некоторых генов.
Исследователи проанализировали геномные данные с вычислительным аппаратом, на основе ультрасовременных вычислительных методов, и проектировали группой Gabaldon, чтобы изучить родословную дрожжей. Этот инструмент позволил исследователям восстанавливать дупликации гена и определять то, что произошло в эволюционное время, делая его вычислительным эквивалентом углерода 14 датирований для окаменелостей. К их удивлению они нашли, что возраст некоторых дублированных генов, казалось, был намного больше, чем предсказанный теорией для целого события дублирования генома.
Вместо того, чтобы поддерживать событие дублирования генома в то время, когда дрожжи развились, чтобы иметь дважды количество хромосом, их данные указали, что дублированные гены начали отличаться значительно прежде. Этот результат предложил возможность гибридизации между разновидностями. В этом случае гены, которые были дублированы все еще, отличаются друг от друга, так, чтобы их расхождение предшествовало дублированию хромосомы.Гэболдон добавил, «Это – один из тех волшебных моментов исследования, когда, как только Вы открываете свой ум достаточно, Вы можете сдать доказательствам в данных и отказаться от того, что Вы рассмотрели как доказанный факт, чтобы принять совершенно новую парадигму, неважно как неправдоподобный это кажется сначала.
Впоследствии Вы раскачиваетесь в своей новой парадигме и видите, что она также объясняет другие независимые наблюдения. С научной точки зрения это было оспаривание и вознаграждение опыта».Гипотеза гибридизации имеет сильные последствия о том, как мы интерпретируем происхождение и эволюцию дублированных геномов.
Например, мы больше не должны предполагать, что значительные и быстрые изменения необходимы, чтобы произвести новые функции из дублированных регионов генома, так как гибридизация комбинирует свойства двух родительских линий со дня один и открывает дверь в новые экологические и эволюционные возможности.Способность «посмотреть» на геномы на 100 миллионов лет теперь позволит нам углублять наше знание о геномах, а также об эволюционных механизмах, которые приводят к разностороннему развитию и приобретению новой функции.
Это оспаривание и инновационная работа будут иметь серьезные последствия о том, как мы интерпретируем функциональные и эволюционные последствия дублирования генома. Это также подчеркивает важность фундаментального исследования для понимания геномов, эволюции и разнообразия.