211service.com
Jauni pavedieni primātu attīstībai
Apmēram pirms astoņiem līdz divpadsmit miljoniem gadu cilvēku, šimpanžu un orangutānu evolūcijas priekšteči, šķiet, ir piedzīvojuši evolūcijas uzliesmojumu, ko izraisīja dublētas DNS sekvences. Šis ģenētisko izmaiņu mehānisms, kas tikai nesen nonācis zinātniskā uzraudzībā, iespējams, ir apveltījis primātus ar evolucionāru elastību, kas izraisīja dažādu lielo pērtiķu sugu, tostarp cilvēku, attīstību.
Darvina prieks: Salīdzinot cilvēku, šimpanžu, makaku pērtiķu un orangutānu genomus (attēlā pulksteņrādītāja virzienā), zinātnieki atklāja, ka lielo pērtiķu dzimtas priekštecis, kurā ietilpst arī cilvēki, pirms aptuveni 12 miljoniem gadu piedzīvoja evolūcijas uzliesmojumu. Šodien pirms 200 gadiem dzimušais Čārlzs Darvins (attēlā apakšējā labajā stūrī) būtu lepojies.
Ja DNS daļa tiek kļūdaini dublēta, genomam tiek pievienotas papildu gēna vai gēnu kopijas šajā reģionā; tad šie gēni var mutēt atsevišķi. Dublēšanās ir patiešām svarīga no evolūcijas perspektīvas, jo tās piešķir genomam daudz atšķirību, saka. Tomass Markess-Bonē , zinātnieks in Evana Eihlera laboratorija Vašingtonas Universitātē Sietlā, kurš vadīja pētījumu. Šie reģioni strauji attīstās.
Lielākā daļa aprēķinu par ģenētisko līdzību starp cilvēkiem un citiem primātiem ir vērsti uz viena burta izmaiņām genomā kā galveno evolūcijas pārmaiņu pamatu. Taču zinātnieki tagad atklāj genoma strukturālo izmaiņu nozīmi, kas ietver DNS segmentu dzēšanu vai dublēšanos, kuru garums ir no 1000 līdz 100 000 burtiem. Šos reģionus papildina atkārtotas stiepes, kas, domājams, izraisa kļūdas šūnu DNS replikācijas procesā, kā rezultātā gēni tiek dublēti.
Tikai nesen mums ir bijuši secības dati un genoma rīki, lai to izpētītu un saprastu tā lomu evolūcijas vēsturē, saka. Džordžs Perijs , zinātnieks no Čikāgas universitātes, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Šimpanzes genoms tika izlaists 2005. gadā, un turpinās orangutānu un makaka genoma projekti. Turklāt zinātnieki tagad var izveidot īpaši izstrādātus gēnu mikromasīvus, lai ātri atklātu lielu skaitu specifisku dublējumu.
Marques-Bonet un viņa kolēģi analizēja četru primātu sugu genomu secību: cilvēku, šimpanzes, orangutānu un makaku. Cilvēki, šimpanzes un orangutāni ir cēlušies no Āfrikas lielo pērtiķu cilts, kam bija kopīgs sencis aptuveni pirms 12 miljoniem gadu, savukārt makaki, kas klasificēti kā vecās pasaules pērtiķi, no kopējās primātu cilts atdalījās pirms vairāk nekā 25 miljoniem gadu. Salīdzinot DNS dublēšanās apgabalus genoma secībā, pētnieki atklāja dublēšanās ātruma pārrāvumu tieši pirms orangutānu atdalīšanas no koka un otru uzliesmojumu, pirms šimpanzes un cilvēki atšķīrās, liecina šodien žurnālā publicētie pētījumi. Daba . Šis pieaugums notika pat tad, kad viena burta izmaiņu līmenis samazinājās.
Zinātnieki vilcinās spekulēt par to, kā tieši cilvēku un šimpanžu ciltsveidā radās dublēšanās ātruma paātrinājums un kā tas ietekmēja cilvēka evolūciju. Piemēram, vēl nav skaidrs, vai dublēšanās, kas notika šajā laika periodā, ir devusi evolucionāras priekšrocības to nesējiem. Mēs domājam, ka dublēšanās padara genomu dinamiskāku, saka Marques-Bonet. Bet dinamisks genoms rada abas medaļas puses: šīs pārkārtošanās var būt noderīgas, vai arī tās var būt saistītas ar slimībām. Jaunākie pētījumi liecina, ka cilvēka genoma dublēšanās ietekmē dažādas slimības, tostarp autismu, šizofrēniju un garīgo atpalicību.
Nav arī skaidrs, vai šimpanzei un cilvēka senčiem novērotais paātrinājums ir unikāls. Šie pamata mutāciju veidi ir notikuši vismaz 90 miljonus gadu, saka Niks Patersons, Broad Institute ģenētiķis Kembridžā, MA. Jautājums ir par to, vai tajā, kas notika cilvēku izcelsmē, ir kaut kas neparasts; Es šaubos, ka mums ir pietiekami daudz datu, lai uz to atbildētu. Šāda veida salīdzināšanai būtu nepieciešamas genoma sekvences daudzām radniecīgām zīdītāju sugām.
Dublācijām, visticamāk, ir ļoti atšķirīgas evolūcijas īpašības nekā viena burta izmaiņām. Abi rodas no kļūdām molekulārā līmenī, kas pēc tam var vai nu palīdzēt, kaitēt vai neko nedarīt organisma reproduktīvajai piemērotībai. Lielākā daļa viena burta izmaiņu ietilpst neitrālajā kategorijā. Bet, tā kā dublējošas izmaiņas bieži palielina gēna kopiju skaitu un tādējādi potenciāli palielina gēna ražotā proteīna koncentrāciju, tās, visticamāk, ietekmēs nesēju.
Turklāt, lai gan viena burta izmaiņas var padarīt konkrētu proteīnu vairāk vai mazāk efektīvu, nedaudz pielāgojot tā struktūru, dublēšanās, kas rada konkrētu gēnu papildu kopijas, atbrīvo jaunās kopijas, lai tās attīstītu pilnīgi jaunu mērķi. Jums ir divas kopijas, kas var atšķirties viena no otras, saka Perijs. Pēc tam viena kopija var piedzīvot mutāciju un iegūt jaunu funkciju, kas varētu būt svarīga šī organisma bioloģijai. Piemēram, krāsu redze primātiem radās, pateicoties vizuālā pigmenta gēna dublēšanai. Ar šāda veida analīzi, saka Perijs, mēs varam sākt identificēt citus gēnus, kas raksturīgi dažādām līnijām, un pēc tam pētīt to iespējamo ietekmi uz šo sugu bioloģiju.
Lielākā daļa pētījumā analizēto dublējumu — vairāk nekā 80 procenti — ir kopīgi cilvēkiem, šimpanzēm un gorillas. Bet gēni dublētajos reģionos, kas ir unikāli cilvēkiem, lielākoties ir tādi, kas vēl nav raksturoti. Mēs atradām vairāk nekā 30 gēnu, kas tiek dublēti tikai cilvēkiem, saka Marques-Bonet. Bet mēs joprojām nezinām, ko viņi dara.