Ученые обнаруживают ген, управляющий темпами генетической рекомбинации

Ученые долго признавали, что обмен генетическим материалом, пересекая – известный как перекомбинация – жизненно важен для естественного отбора. Все же некоторые разновидности показывают намного больше перехода, чем другие.

Почему? Исследователи выдвигают гипотезу, что пересекающиеся ставки развились, чтобы уравновесить выгоду пересечения с рисками эгоистичной ДНК.«Есть что-то вроде тайны, решаемой теперь о том, как бесспорный молекулярный, биологический, и явления генома развились в ответ на эгоистичные генетические элементы», говорит Дэвен Пресгрэйвс, преподаватель декана биологии в Университете Рочестера. «Роль естественного отбора в экологическом контексте – по существу решенная проблема, но роль естественного отбора в ответ на эгоистичные генетические элементы все еще разрабатывается».Пресгрэйвс и доктор философии кандидат Кара Брэнд недавно достигли важной вехи в приобретении знаний об этих эволюционных движущих силах.

Изучая два вида дрозофил, они обнаружили ген, MEI-218, который управляет уровнем перекомбинации. В работе, опубликованной в Текущей Биологии, они объясняют, как MEI-218 управляет различиями в темпе пересечения между разновидностями и эволюционными силами в действии.«Это – первый ген, который я знаю, которых любой показал, чтобы быть ответственным за эволюцию показателей перекомбинации», говорит Пресгрэйвс.Команда сосредоточилась на двух тесно связанных видах дрозофил – Дрозофиле melanogaster и ее родственных разновидностях, Дрозофила mauritiana – потому что значительные различия развились в их показателях перекомбинации:D. mauritiana делает приблизительно в 1.5 раза больше пересечения, чем D. melanogaster.

Когда они сравнили гены в двух различных разновидностях, исследователи нашли, что последовательности ДНК MEI-218 чрезвычайно отличались.«Естественный отбор работает лучше всего, когда есть разнообразие генотипов, чтобы реагировать», говорят Бренд, ведущий автор статьи. «Перетасовка комбинаций аллелей через перекомбинацию производит разнообразие, на которое действует естественный отбор».

Перекомбинация поэтому важна для двух главных причин:1. Вообразите две хромосомы с генами A и B. На одной хромосоме у Вас могла бы быть «польза» (выгодная) аллель и «плохая» (вредная) аллель B. На другой хромосоме у Вас могло бы быть противоположное; плохое аллель и хорошая аллель B. Какая хромосома была бы лучшим? «Это – ассортимент, где одна хромосома не может обязательно вытеснить другой», говорит Бренд. «Перекомбинация может перетасовать наши комбинации аллели так, чтобы одна хромосома могла закончиться с хорошим A и аллелями B вместе, в то время как другой может получить плохой A и аллели B вместе.

Теперь, когда эти хромосомы конкурируют, две хороших аллели победят в будущих поколениях».2. У нас есть комбинации аллелей, которые хороши в нашей текущей среде, но окружающая среда всегда изменяется.

Хорошие аллели, которые адаптивны и здоровы теперь, могут не быть так в следующем поколении. Перекомбинация может перетасовать эти комбинации генов так, чтобы некоторые были плохи, и те потомки умрут, но некоторые будут хороши, и эти потомки выживут.«Перекомбинация важна – не трудно убедить, любой изо что – но когда мы смотрим через различные разновидности, мы видим, что темпы пересечения отличаются», говорит Бренд. «Почему увеличение или уменьшение уровень перекомбинации?»

Нет никакого единственного идеального уровня или распределения переходов, говорит Бренд. Переходы необходимы, чтобы произвести жизнеспособных потомков, но пересекающий также имеет риски.

Эгоистичные последовательности ДНК, известные как транспозоны – повторяющиеся генетические элементы, которые, кажется, не обладают преимуществами для их хозяев – распределены всюду по геному. Транспозоны сродни вирусам, но вместо того, чтобы делать себе укол в клетки, они вторгаются в генетический материал. Если неправильные переходы происходят между транспозонами в различных местоположениях на хромосомах, хромосомы приводят в порядок не, линия правильно и важные гены могут быть дублированы или удалены.Brand и Presgraves выдвигают гипотезу, что изменение в показателях перекомбинации между D. mauritiana и D. melanogaster, возможно, развилось, потому что у разновидностей есть различные суммы транспозонов в их геномах.

У D. melanogaster геном есть больше транспозонов, чем D. mauritiana, таким образом, D. melanogaster, возможно, поэтому развил более низкий уровень пересечения, чтобы избежать более высокого риска вредных переходов между транспозонами.Это означает, тогда, что ген MEI-218 постоянно развивается к постоянно меняющемуся оптимуму. Эволюция MEI-218 подобна генам, вовлеченным в неприкосновенность, говорит Пресгрэйвс. «Это должно иметь некоторый интуитивный смысл, потому что гены, вовлеченные в неприкосновенность, постоянно приспосабливаются к изменяющимся болезнетворным микроорганизмам сообщества, которые бросают вызов нам все время».

Эволюционные биологи называют эти виды эволюционной динамики как «эволюционные гонки вооружений», потому что посредством положительного естественного отбора гены преследуют постоянно изменяющийся оптимум фитнеса. «Возможно, Вы просто приспособились, но несколько поколений с этого времени Вы больше не в оптимуме. Вы должны развиться снова и снова и снова», говорит Пресгрэйвс.

Ген MEI-218 был до сих пор только исследован у дрозофил, но у исследования перекомбинации есть заявления для людей. «Во время мейоза по крайней мере один переход за хромосому, в целом, требуется, чтобы удостоверяться хромосомы, отдельные правильно», говорит Бренд. «Или отсутствие пересечения или пересечение в неправильных областях генома – то, что приводит ко многим врожденным дефектам как синдром Дауна».


Блог Ислама Уразова