Что препятствует крупномасштабному изменению генома?

Что препятствует крупномасштабному изменению генома?
Возможность переноса генов из митохондрий
в ядро выше у растений, размножающихся вегетативно и
методом самоопыления, желая конкретно эким растениям этот перенос
сулит младше в итоге выгод. Это разговаривает о том, что половое
размножение затрудняет большие геномные перестройки. Оно ведет
к неизменному перекомбинированию генов, а это мешает
им поддерживать достаточный степень взаимной
приспособленности в процессе крупномасштабных конфигураций.<!–more–>
Предоставленное открытие добро согласуется с идеями
В. П. Щербакова
о половом размножении как факторе, повышающем стабильность
обликов и замедляющем их эволюцию.

Митохондрии  органеллы, обеспечивающие энергией клеточки
целых животных и растений  как понятно, приходят
отпрысками симбиотических микробов. От родных дальних предков
митохондрии унаследовали малолетнюю кольцевую хромосому,
держащую, правда, еще младше генов, чем у всякий
бактерии. Геном митохондрии кодирует едва лишь небольшую количество белков,
нужных для проживания, обычного функционирования и
размножения самой митохондрии (они плодятся разделеньем, как
бактерии, и не могут образовываться de novo). Все
недостающие белки поступают в митохондрию извне,
то глодать из цитоплазмы клеточки, а кодирующие их гены
находятся в клеточном ядре.

На нынешний задевай твердо найдено, что фактически все
эти митохондриальные гены ядерной локализации иной раз-то
размещались в митохондриальной хромосоме, а потом водились
перенесены в ядро. Скорее в итоге процесс переноса шел на
ранешних шагах становления эукариотической клеточки, другими словами
скоро опосля того, как прородители эукариот заполучили родных
восхитительных симбионтов (по различным оценкам,
1,53,0 миллиардов годов назад). У животных этот процесс
зашел далее, чем у растений. Митохондриальная хромосома
жителя нашей планеты, к примеру, кодирует в итоге 13 белков и обладает
масштаб около 16,5 тыщ пар оснований. В ней
остались только лишь те гены, тот или другой непереносимо перенести по
техническим причинам: строение кодируемых ними белков не
дозволяет транспортировать их спустя оболочку митохондрий.
У растений митохондриальные геномы ориентировочно
в 10-20 разов главным образом, и эпизодический перенос
отдельных митохондриальных генов в ядро длится по
этот день.

Остается обнаруженным вопросец о том, для чего (или зачем)
митохондриальные гены переносятся в ядро.
В длительной перспективе ядерная локализация этих генов
приносит тривиальные превосходства. К ядерным генам еще
невесомее пристроить действенные налаженности регуляции, тот или другой
разрешают наращивать либо убавлять активность гена
в зависимости от потребностей клеточки. Ядерные хромосомы,
в отличие от митохондриальной, у большинства
организмов находятся в 2-ух копиях (одна от отца,
иная от мамы). В процессе образования половых
клеток парные хромосомы обмениваются меж собой участками.
В итоге этого размена (рекомбинации), а также
вследствие слияния половых клеток (осеменения)
в каждом поколении образуются новейшие сочетания
генетических вариантов (аллелей). Все это в окончательном
счете увеличивает полиморфизм популяции, ее устойчивость и
приспособляемость к меняющимся договорам, делает наиболее
подходящие обстоятельства для распространения нужных мутаций и
понижает возможность генетического вырождения вследствие
необратимого скопления мутаций вредных. Митохондриальная
хромосома не рекомбинирует, плодится только
бесполым методом (клонируется) и подается только лишь по
материнской полосы. Потому все отпрыски одной женской особи
располагают однообразные митохондриальные геномы, схожие
материнскому. Разумеется, это не чрезвычайно здоровый метод
передачи потомственной инфы, фактически исключающий
потенциал прогрессивной эволюции генов, оставшихся
в митохондриях, при том что скорость скопления мутаций в
митохондриальной хромосоме намного выше, чем в ядерных.

Быть может, митохондриальные гены переселились в ядерный
геном как разов для того, чтоб на их распространились все те
превосходства, тот или другой приносит рекомбинация и половое размножение?
Ориентировочно так и рассуждают почти все исследователи. Правда,
в этом разъяснении глодать уязвимое площадь: превосходства,
о тот или иной речь идет, могут проявиться едва лишь
в отдаленной эволюционной перспективе, тогда как
определенные генетические перестройки и поддерживающий их
природный отбор обязаны водились располагать площадь здесь и сейчас.
Перенос гена из митохондрии в ядро чуть ли может
обеспечить организму либо популяции мгновенную выгоду.

Наиболее того, этот перенос обязан идти поэтапно, проходя целый
ряд промежных стадий. Вначале копия митохондриального гена
соответственна встроиться в одну из ядерных хромосом. Потом к ней
соответственна в итоге случайных перестановок
участков ДНК пристроиться приближающаяся регуляторная область
(чтоб ген заработал), а также особенный фрагмент, тот или иной
будет говорить клеточке, что белок  продукт принесенного
гена  идет транспортировать в митохондрию. Все
митохондриальные гены ядерной локализации располагают этакий
сигнальный фрагмент. Только лишь после чего начальный ген,
локализованный в митохондриальной хромосоме, быть может
отключен либо удален.

На целых этих промежных стадиях любые перетасовки
генетического вещества, происходящие в итоге
рекомбинации и полового размножения, могут только лишь помешать
процессу. К примеру, представьте для себя популяцию организмов,
размножающихся половым методом, в тот или другой у одних
особей митохондриальный ген в ядерной хромосоме теснее
включился, а у остальных еще как бы нет, у одних митохондриальная
копия еще функционирует, у других  теснее нет. Ничего
превосходного от скрещивания особей с различными состояниями этих
признаков очевидно не получится, так как жизнеспособными будут
не все, а только лишь некие из вероятных сочетаний
ядерных и митохондриальных геномов. С еще большей
вероятностью сходственные генетические конфигурации появятся и
зафиксируются у организмов, размножающихся вегетативным
методом либо практикующих самооплодотворение. И это не
глядя на то, что эким организмам перенос митохондриальных
генов в ядро, выглядело бы, совсем не нужен, так как он
не принесет им тех длительных превосходств, о тот или иной шла
речь выше.

Какой фактор был главнее для переноса митохондриальных генов
в ядро  длительная выгода либо сиюминутная
потенциал? Кстати, вопросец можнож поставить и пространнее, ведь
о почти всех эволюционных преображениях не так-то нетрудно
проговорить, показались они зачем-то либо нетрудно почему-то.

Биологи из Индианского института
Indiana
University в Блумингтоне (США) решили проверить эти
гипотезы на растениях, у тот или иной, как теснее было сказано,
перенос митохондриальных генов в ядро не закончился
давным-издавна, как у животных, а длится и по сей
задевай. Ежели верна 1-ая догадка, то глодать гены
переносятся ради длительной выгоды, то у растений,
практикующих перекрестное опыление, митохондриальные гены
обязаны переноситься в ядро почаще, чем у самоопыляющихся
либо размножающихся вегетативно. Ежели же гены переносились не
ради выгоды, а нечаянно, то это надлежать имелось происходить почаще
у тех обликов, тот или другой это примитивнее выполнить, то глодать
у самоопыляющихся либо размножающихся бесполым методом.

Ученые проанализировали геномы 170 родов
покрытосеменных растений, пора появления тот или иной и
положение на эволюционном древе наиболее либо наименее твердо
найдены. Для каждого рода имелось определено численность
самостоятельных событий переноса митохондриальных генов
в ядро. Оказалось, что численность таковых событий
важно выше в тех эволюционных чертах, где
преобладает вегетативное размножение и самоопыление. Эким
образом, подтвердилась 2-ая догадка: гены почаще переносятся
не у тех обликов, кому это выгодно, а у тех, кому это невесомее
выполнить.

Не считая того, оказалось, что корреляция меж числом переносов и
методом размножения превосходнее выражена для тех эволюционных
событий (переносов), тот или другой произошли сравнимо не так давно,
чем для наиболее старых. Одна из вероятных интерпретаций этого
происшествия состоит в том, что отказ от обычного
полового размножения  это собственного рода эволюционный
тупик, и растения, пошедшие благодаря чему пути, или достаточно
прытко вымирают, или ворачиваются к перекрестному опылению.

Создатели подразумевают, что этим же закономерностям обязан
покоряться и перенос генов из
пластид в ядро (пластиды, органеллы фотосинтеза, тоже
приходят отпрысками симбиотических микробов), и перемещения
генов с одной хромосомы на иную в границах
ядерного генома. Ежели эти догадки подтвердятся, это
будет значить, что половое размножение прибывает сильным
фактором, препятствующим крупномасштабным геномным
перестройкам у эукариотических организмов. Принесенная мысль
умопомрачительно добро согласуется с рассуждениями
В. П. Щербакова, полагающего, что половое
размножение подсобляет организмам противостоять эволюционным
изменениям.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Posted in ЭкоМедицина by with no comments yet.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *