Половое размножение препятствует крупномасштабным изменениям генома
Половое размножение препятствует крупномасштабным изменениям
генома
Возможность переноса генов из митохондрий
в ядро выше у растений, размножающихся вегетативно и
методом самоопыления, желая конкретно таковым растениям этот перенос
сулит младше в итоге выгод. Это разговаривает о том, что половое
размножение затрудняет большущие геномные перестройки. Оно ведет
к неизменному перекомбинированию генов, а это мешает
им поддерживать достаточный степень взаимной
приспособленности в процессе крупномасштабных конфигураций.
Половое размножение препятствует крупномасштабным изменениям
генома
Возможность переноса генов из митохондрий
в ядро выше у растений, размножающихся вегетативно и
методом самоопыления, желая конкретно эким растениям этот перенос
сулит младше итого выгод. Это разговаривает о том, что половое
размножение затрудняет большущие геномные перестройки. Оно ведет
к неизменному перекомбинированию генов, а это мешает
им поддерживать достаточный ватерпас взаимной
приспособленности в процессе крупномасштабных конфигураций.
Предоставленное открытие добро согласуется с идеями
В. П. Щербакова
о половом размножении как факторе, повышающем стабильность
внешностей и замедляющем их эволюцию.
Митохондрии органеллы, обеспечивающие энергией клеточки
целых животных и растений как понятно, приходят
отпрысками симбиотических микробов. От собственных дальних предков
митохондрии унаследовали махонькую кольцевую хромосому,
хранящую, правда, еще младше генов, чем у всякий
бактерии. Геном митохондрии кодирует едва лишь маленькую число белков,
нужных для проживания, обычного функционирования и
размножения самой митохондрии (они плодятся дроблением, как
бактерии, и не могут образовываться de novo). Все
недостающие белки поступают в митохондрию извне,
то грызть из цитоплазмы клеточки, а кодирующие их гены
находятся в клеточном ядре.
На теперешний задевай твердо найдено, что фактически все
эти митохондриальные гены ядерной локализации иной раз-то
размещались в митохондриальной хромосоме, а потом водились
перенесены в ядро. Стремительнее итого процесс переноса шел на
ранешних шагах становления эукариотической клеточки, другими словами
скоро опосля того, как прородители эукариот заполучили собственных
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 итого 13 белков и располагает
масштаб около 16,5 тыщ пар оснований. В ней
остались лишь те гены, тот или другой непереносимо перенести по
техническим причинам: строение кодируемых ними белков не
дозволяет транспортировать их сквозь оболочку митохондрий.
У растений митохондриальные геномы приблизительно
в 10-20 разов преимущественно, и эпизодический перенос
отдельных митохондриальных генов в ядро длится по
этот день.
Остается обнаруженным вопросец о том, для чего (или отчего)
митохондриальные гены переносятся в ядро.
В длительной перспективе ядерная локализация этих генов
приносит явные достоинства. К ядерным генам еще
свободнее пристроить действенные порядка 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,
вторая 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, восоздает 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 лишь по
материнской полосы. Оттого все отпрыски одной женской особи
обладают схожие 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
достоинства, тот или другой приносит рекомбинация и половое размножение?
Приблизительно так и рассуждают почти все исследователи. Правда,
в этом изъясненьи грызть уязвимое участок: достоинства,
о тот или другой речь идет, могут проявиться едва лишь
в отдаленной эволюционной перспективе, тогда как
определенные генетические перестройки и поддерживающий их
природный отбор соответственны водились обладать участок 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. Поначалу копия митохондриального гена
обязана встроиться в одну из ядерных хромосом. Потом к ней
обязана в итоге случайных перестановок
участков ДНК пристроиться приближающаяся регуляторная область
(чтоб ген заработал), а также специализированный фрагмент, тот или другой
будет говорить клеточке, что белок продукт предоставленного
гена должно транспортировать в митохондрию. Все
митохондриальные гены ядерной локализации обладают экий
сигнальный фрагмент. 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 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 вторых еще как бы нет, у одних митохондриальная
копия еще функционирует, у других теснее нет. Ничего
неплохого от скрещивания особей с различными состояниями этих
признаков очевидно не получится, так как жизнеспособными будут
не все, а 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, глядело бы, совсем не нужен, так как он
не принесет им тех длительных превосходств, о тот или другой 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 преображеньях не так-то легко
проговорить, появились они зачем-то либо легко почему-то.
Биологи из Индианского института
Indiana
University в Блумингтоне (США) решили проверить эти
гипотезы на растениях, у тот или другой, как теснее было сказано,
перенос митохондриальных генов в ядро не закончился
давным-издавна, как у животных, а длится и по сей
задевай. Ежели верна основная догадка, то грызть гены
переносятся ради длительной выгоды, то у растений,
практикующих перекрестное опыление, митохондриальные гены
соответственны переноситься в ядро почаще, чем у самоопыляющихся
либо размножающихся вегетативно. Ежели же гены переносились не
ради выгоды, а нечаянно, то это подобать имелось происходить почаще
у тех внешностей, тот или другой это тривиальнее выполнить, то грызть
у самоопыляющихся либо размножающихся бесполым методом.
Ученые проанализировали геномы 170 родов
покрытосеменных растений, пора происхожденья тот или другой и
положение на эволюционном древе наиболее либо наименее твердо
определены. Для каждого рода имелось определено число
независящих событий переноса митохондриальных генов
в ядро. Оказалось, что число этаких 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 внешностей, кому это выгодно, а у тех, кому это свободнее
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 близкого рода эволюционный
тупик, и растения, пошедшие благодаря чему пути, или достаточно
скоро 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 приходит сильным
фактором, препятствующим крупномасштабным геномным
перестройкам у эукариотических организмов. Принесенная мысль
дивно добро согласуется с рассуждениями
В. П. Щербакова, полагающего, что половое
размножение подсобляет организмам противостоять эволюционным
изменениям.
Источник : Yaniv Brandvain, Michael S. Barker, Michael
J. Wade.
)
Posted in ЭкоМедицина by admin with comments disabled.