Home / Медицина и здоровье / Ученые нашли пример «эгоистичного» поведения генов

Ученые нашли пример «эгоистичного» поведения генов

Генетики нашли необычную пару эгоистичных «отцовских» и «материнских» генов в ДНК червей-нематод, один из которых уничтожает зародыши, а второй – защищает их от действия первого, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

«Наше открытие говорит о том, что многие гены, которые мы сегодня считаем критически важными для жизни, на самом деле могут отвечать не за работу клеток, а быть своеобразным противоядием к пока неизвестным для нас токсинам. Подобные «эгоистичные» гены могут встречаться гораздо чаще, чем мы думали, и скрываться от нас у всех на виду», — рассказывают Леонид Кругляк из университета Калифорнии в Лос-Анджелесе (США) и его коллеги.

Пробелы эволюции

Развитие теории эволюции, открытие генов и ДНК поставили перед учеными важную проблему – многие особенности животных, такие как альтруизм среди пчел и других коллективных животных, было крайне сложно объяснить с точки зрения естественного отбора на уровне популяций.

Для решения этой проблемы эволюционисты в 1960 и 1970 годах разработали новую концепцию, ключевым термином которой стало понятие «эгоистичный ген», получившее широкую известность благодаря книгам Ричарда Докинза, британского биолога и популяризатора науки. Он и другие сторонники этой идеи предположили, что эволюция протекает не на уровне популяций, а на уровне отдельных генов, которые «воюют» между собой.

Наличие подобных «эгоистичных» генов, как отмечают Кругляк и его коллеги, неразрывно связано с еще одним ключевым понятием этой теории, конфликтом между участками ДНК, унаследованными от материнской и отцовской особей.  Этот конфликт связан с тем, что почти каждый многоклеточный живой организм обладает двумя наборами хромосом, один из которых он наследует от отца, а второй – от матери.

Гены, расположенные на этих хромосомах, постоянно «конкурируют» друг с другом за влияние над работой организма – к примеру, гены самцов заинтересованы в максимальном продолжении рода, а самок – в более качественном потомстве. Поэтому манера работы генов может заметно отличаться для их «женских» и «мужских» вариантов благодаря различиям в их структуре или даже в их белковой упаковке, мешающей или способствующей «прочтению» ДНК.

Конечным продуктом такой «войны генов», как сегодня считают ученые, являются особые последовательности ДНК, которые в буквальном смысле убивают организм, если он не содержит в себе определенные гены, передающиеся от отца или матери. За последние годы ученые нашли несколько десятков белков, способных играть роль подобных внутренних «киллеров», но не смогли выяснить, как они работают и какие гены отвечают за их производство.

Генетические войны

Леонид Кругляк и его коллеги нашли первый пример подобных участков ДНК, изучая пару генов pha-1 и sup-35, считавшихся критически важными для развития зародышей червей-нематод (Caenorhabditis elegans). Первый ген, как думали ученые раньше, был связан с развитием рта червя, а второй – отвечал за другие критически важные фазы развития зародыша. Оба гена были связаны между собой.

Изучая вариации в этих генах, команда Кругляка заметила, что существует несколько подвидов нематод, у которых присутствовали мутации в гене sup-35 и в pha-1, что не мешало их формированию их рта и других частей тела. Ученые заинтересовались этим необычным фактом и проверили, что произойдет, если скрестить обладателей «нормальных» и мутантных версий и sup-35, и pha-1.

Эти эксперименты раскрыли удивительную вещь – оказалось, что оба этих гена не были критически важны для развития зародыша, а являлись своеобразным ядом и противоядием, оружием внутреннего «шантажа» со стороны эгоистичных генов. Роль яда в данном случае играл «материнский» ген sup-35, включение которого в отсутствие «отцовского» pha-1 приводило к смерти зародыша. Pha-1, как считают ученые, или напрямую уничтожает молекулы токсина, производимого по «инструкциям» в sup-35, или блокирует считывание этого гена.

Подобным образом, как объясняют ученые, ген sup-35 гарантирует передачу «правильной» версии pha-1, носители которой будут защищены от летального действия этого участка ДНК, а особи с другим вариантом гена будут умирать еще до рождения. Благодаря этому, и pha1, и sup35 будут распространяться по популяции быстрее, чем это диктует естественный отбор, способствуя распространению и других «материнских» генов.

По мнению авторов статьи, в ДНК нематод и других животных могут присутствовать десятки подобных «скрытых» генетических «киллеров». Сегодня они считаются критически важными «полезными» генами, но на самом деле они являются «эгоистичными» участками ДНК, главная функция которых заключается в распространении себя и своих «сообщников», а не в обеспечении выживания организма.

 

Источник

Загрузка...
   
        Загрузка...    
   

Посмотрите так же

Биолог впервые точно измерил силу электрошока угрей

Американский биолог поставил необычный эксперимент на своей собственной руке, измерив силу тока, который вырабатывает электрический угорь, …