«Темна ДНК» може змінити наше уявлення про еволюцію

Дата:

2018-07-03 16:30:07

Перегляди:

43

Рейтинг:

1Дизлайк 0Любити

Поділитися:

«Темна ДНК» може змінити наше уявлення про еволюцію Source:

Технологія секвенування ДНК допомагає вченим знаходити відповіді на питання, які мучили людей споконвіку. Картируя геноми тварин, ми отримує краще уявлення про те, як жираф обзавівся своєю довгою шиєю і чому змії такі довгі. Секвенування генома дозволяє нам порівнювати і протиставляти ДНК різних тварин і з'ясовувати, як вони еволюціонували і стали тими, ким стали.

Але іноді ми стикаємося з таємницею. Геноми деяких тварин, мабуть, не включають певні гени, які з'являються в інших подібних видах і повинні бути присутніми, щоб підтримувати життя тварин. Ці, очевидно, відсутні гени назвали «темної ДНК». Її існування може перевернути наше уявлення про еволюцію.

Вперше вчені на чолі з Адамом Харгривсом з Оксфордського університету зіткнулися з цим явищем під час секвенування генома піщаної щури (Psammomys obesus), виду піщанки, що живе в пустелях. Зокрема, вони хотіли вивчити гени піщанки, пов'язані з виробництвом інсуліну, щоб зрозуміти, чому це тварина особливо сприйнятливе до діабету II типу.

Коли вони шукали ген Pdx1, контролює секрецію інсуліну, вони виявили, що той відсутня, а разом з тим і 87 інших генів, що оточують його. Деякі з цих відсутніх генів, включаючи Pdx1, є життєво необхідними, і без них тварина вижити не може. Де ж вони?

Перша підказка полягала в тому, що в декількох тканинах тіла пісочної щури вчені знайшли хімічні продукти, які могли з'явитися за «інструкції» з «зниклих» генів. Це було б можливо тільки в тому випадку, якщо б гени були присутні десь в геномі. І це вказувало б на те, що вони не пропали без вісті, а просто зникли.

Послідовності ДНК цих генів дуже багаті гуаніном і цитозином, двома з чотирьох молекул «підстав», які складають ДНК. Ми знаємо, що багаті цитозином і гуаніном послідовності створюють проблеми для деяких методів секвенування ДНК. І більш ймовірним стає, що гени, які ми шукали, були на місці, але їх було важко виявити. З цієї причини ми назвали цю приховану послідовність «темної ДНК», як відсилання до темної матерії, з якої складається 25% Всесвіту, але яку ми не можемо знайти.

Вивчаючи геном піщаної щури, ми виявили, що в одній його частині, зокрема, було набагато більше мутацій, ніж в генах інших гризунів. Всі гени в цьому вогнищі мутацій були з ДНК, багатою цитозином і гуаніном, і мутували до такої міри, що їх було важко виявити, використовуючи стандартні методи. Надмірна мутація часто зупиняє роботу гена, але якимось чином гени піщаної щури продовжують грати свої ролі, незважаючи на радикальну зміну послідовності ДНК. Це дуже складне завдання для генів. Це як співати «Катюшу», використовуючи одні тільки голосні.

Цей вид темної ДНК раніше знаходили у птахів. Вчені виявили, що 274 гена «відсутні» у секвенированных на поточний момент геномах птахів. Серед них ген лептину (гормону, який регулює енергетичний баланс), який вчений не могли знайти багато років. Ще раз, ці гени мають вкрай високий вміст цитозина і гуаніна та їх продукти знаходять в тканинах тел птахів, навіть якщо самих генів як би немає в геномических послідовностях.

Промінь світла у темній ДНК

У більшості підручників зустрічається визначення, з якого випливає, що еволюція протікає в два етапи: за мутацією слід природний відбір. Мутація ДНК — це найпоширеніший і тривалий процес, що відбувається зовсім випадково. Природний відбір визначає, які мутації повинні пройти, а які ні, звичайно в залежності від того, який результат вони показали в процесі відтворення. Коротше кажучи, мутація створює варіацію в ДНК організму, а природний відбір вирішує, залишитися їй або відсіятися, і так відбувається еволюція.

Але осередки високих мутацій в геномі означають, що гени в певних місцях мають більш високі шанси мутувати, ніж інші. Це означає, що такі вогнища можуть бути недооцененнным механізмом, який також може визначати протягом еволюції. І значить, естестественный відбір може бути не єдиною рушійною силою.

досі темна ДНК, по всій видимості, була присутня у двох різних і поширених типів тварин. Але до цих пір неясно, наскільки вона взагалі поширена. Можуть геноми всіх тварин містити темну ДНК, а якщо немає, що робить піщанок і птахів такими унікальними? Сама захоплююча головоломка буде полягати в тому, щоб з'ясувати, який вплив темне ДНК вплинула на еволюцію тварин.

У прикладі з піщаної пацюком, вогнище мутації, можливо, привів до адаптації тварини до умов пустелі. Але, з іншого боку, мутація, можливо, сталося так швидко, що природний відбір не зміг спрацювати досить швидко, щоб вирішити що-небудь шкідливе в ДНК. Якщо це так, то шкідливі мутації можуть перешкодити виживання піщаної щури за її межами нинішньої пустельній середовища.

Відкриття такого дивного явища виразно викликає питання про те, як еволюціонує геном, і що ми могли упустити в існуючих проектах секвенування генома. Можливо, нам варто повернутися і подивитися уважніше.

Більше:

Венера має газ, вироблений мікробами. Вчені знайшли іноземців?

Венера має газ, вироблений мікробами. Вчені знайшли іноземців?

Був припущення, що може бути життя на Венери Протягом багатьох років вчені шукають життя на Марсі. Але хто знає, може вони там не дивляться? У 2017 році дослідники з США та Великобританії почали шукати ознаки життя на Венері, яка є другою за величино...

Чи може мелатонін допомогти лікувати коронавірус?

Чи може мелатонін допомогти лікувати коронавірус?

Деякі лікарі вважають, що гормон сну допомагає при коронавірусі Схоже, що в переліку потенційних методів лікування COVID-19, які дослідники запропонували протягом декількох місяців пандемії, ще одне поповнення: мелатонін. Лікар в Техасі каже, що він ...

Що таке

Що таке "гормон любові" і хто його не вистачає?

Окситоцин - гормон любові Людське тіло виробляє величезну різноманітність гормонів, кожен з яких виконує своє завдання. Наприклад, багато відомих ендорфінів приносять людям відчуття радості, а надлишок кортизолу сигналізує про стресовий стан людини. ...

Примітка (0)

Ця стаття не має коментарів, будьте першим!

Додати коментар

Новини

Вчені визначили 22 гена, пов'язаних з інтелектом

Вчені визначили 22 гена, пов'язаних з інтелектом

Більше 60 років тому Френсіс Крік і Джеймс Вотсон відкрили подвійну спіральну структуру дезоксирибонуклеїнової кислоти — відомої як ДНК. Сьогодні за сущі копійки ви можете секвенувати власну ДНК і дізнатися про своїх предків і про...

Астрономи запропонували ще одне пояснення незвичайної поведінки зірки Таббі

Астрономи запропонували ще одне пояснення незвичайної поведінки зірки Таббі

Група дослідників під керівництвом Маріо Сукеркия з колумбійського Університету Антіокії запропонувала нове пояснення незвичайним випадків зниження яскравості зірки K8462852 на основі нещодавно проведеного спостереження і комп'юте...

Майже весь світ може перейти на поновлювані джерела енергії до 2050 року

Майже весь світ може перейти на поновлювані джерела енергії до 2050 року

Дослідники говорять, що якщо б ми дійсно цього захотіли, то вже до 2050 року майже три чверті країн світу змогли б повністю перейти на використання відновлюваних джерел енергії. Такі висновки були зроблені в рамках великого аналіт...

IBM почала дослідження людського мікробіома та його впливу на здоров'я

IBM почала дослідження людського мікробіома та його впливу на здоров'я

Якщо під словом «геном» ми розуміємо сукупність генів, що містяться в наборі хромосом окремо взятого організму, то «біом» — це сукупність мікроорганізмів, що мешкають в людському тілі. І донині вчені мають дуже туманне уявле...

У Microsoft розроблена система прискореного навчання для ІІ

У Microsoft розроблена система прискореного навчання для ІІ

Фахівці корпорації Microsoft днями представили результати своєї роботи в рамках проекту Brainwave, системи, що дозволяє прискорити процес навчання штучного інтелекту. Після того, як всі протестують і підготують до роботи, Brainwav...

На Марсі бувають потужні, але короткочасні снігові бурі

На Марсі бувають потужні, але короткочасні снігові бурі

На Марсі холодно, порошно і сухо, однак, виявляється, це далеко не всі особливості Червоної планети. Справа в тому, що з настанням ночі тутешня атмосфера здатна генерувати несподівані снігові бурі. Згідно з результатами останнього...

Астрономи вирішили одну з загадок коричневих карликів

Астрономи вирішили одну з загадок коричневих карликів

Тьмяні астрономічні об'єкти, звані коричневими карликами, менш масивні, ніж наше Сонце, але при цьому більш масивні нашого газового гіганта Юпітера. Вони мають атмосферою з потужними вітрами і масивними хмарами плямистої форми і с...

Австралійські вчені знайшли спосіб позбавитися від алергії на арахіс

Австралійські вчені знайшли спосіб позбавитися від алергії на арахіс

Австралійські дослідники, схоже, знайшли спосіб, як вилікувати дітей від алергії на арахіс. Як повідомляє видання The Guardian, випробування нової імунотерапії, проведеної за участю групи дітей близько чотирьох років тому, дала ду...

Палити при вагітності нерозумно і шкідливо, але основної шкоди завдає не нікотин

Палити при вагітності нерозумно і шкідливо, але основної шкоди завдає не нікотин

Всі ми прекрасно знаємо, що куріння під час вагітності шкодить не тільки майбутньої матері, але і дитині. Однак особливість того, що саме відбувається в цей момент в утробі, вченими на подив вивчена не так докладно, як хотілося б....

Вчені знайшли на Марсі лід там, де його не повинно бути

Вчені знайшли на Марсі лід там, де його не повинно бути

Ретельний аналіз даних з найстаршого, але як і раніше функціонуючого марсіанського орбітального супутника аерокосмічного агентства NASA привів до результатів, яких вчені зовсім не очікували: Червона планета приховує водний лід там...

Чому люди довірливішими відносяться до роботів, що здійснюють помилки?

Чому люди довірливішими відносяться до роботів, що здійснюють помилки?

Ви, можливо, вже бачили «діфку», де робот марно намагається поставити переносимий їм об'єкт на стіл і в кінцевому підсумку падає, ніби від безсилля. Якщо ні, вона чекає вас нижче. Зображення було створене на базі відео, яке нещода...

Алкоголь допомагає рибам пережити сувору зиму

Алкоголь допомагає рибам пережити сувору зиму

Природа сповнена дивних явищ. В процесі еволюції живі організми навчилися витворяти , що досі регулярно дивують навіть бувалих вчених. Взяти ось, наприклад, золотих рибок (Carassius auratus) та золотих карасів (Carassius carassius...

У мікробів може бути власна версія Інтернету

У мікробів може бути власна версія Інтернету

Створення величезної глобальної мережі, що зв'язує мільярди людей, може бути одним з найбільших досягнень людства на сьогоднішній день, але мікроби могли обігнати нас в цьому на три мільярди років. Ці крихітні одноклітинні організ...

Чому ніхто не знає, звідки береться половина тепла в надрах Землі?

Чому ніхто не знає, звідки береться половина тепла в надрах Землі?

Лежачи на сонечку теплим літнім днем, не завжди усвідомлюєш, що значна кількість тепла йде з глибини Землі. Це тепло еквівалентно більш ніж триразового споживання енергії всього світу і рухає важливими геологічними процесами, таки...

Створено порошок, здатний забезпечити американську армію енергією

Створено порошок, здатний забезпечити американську армію енергією

Сучасна армія в більшості випадків покладається на різну техніку та прилади, які працюють від . Але що робити, якщо всі акумулятори в ході виконання багатоденної бойової операції сіли, а генератора під рукою немає? Американські ві...

Дві планети найближчій до нас солнцеподобной зірки можуть бути жилими

Дві планети найближчій до нас солнцеподобной зірки можуть бути жилими

Якщо вірити результатами останнього дослідження найближчої до нашої системи солнцеподобной зірки, біля неї можуть перебувати чотири імовірно земплеподобные планети, і, на думку астрономів, які проводили це дослідження, принаймні д...

Шкідливий код, записаний у ДНК, здатний заражати комп'ютери

Шкідливий код, записаний у ДНК, здатний заражати комп'ютери

Цього слід було очікувати, починаючи з того самого моменту, коли вчені завантажувати цифрову інформацію макромолекул дезоксирибонуклеїнової кислоти. Вперше дослідникам вдалося заразити комп'ютер вірусом, анализировавший ДНК, в яку...

Теорія Ейнштейна пройшла серйозну перевірку

Теорія Ейнштейна пройшла серйозну перевірку

Базові закони фізики, що вийшли з-під пера Ісаака Ньютона в 17-му столітті, працюють не у всіх випадках. Варто тільки застосувати їх до дуже швидко, майже зі швидкістю світла рухаються об'єктів або до речей важче зірок, і тут-то в...

Людина все-таки може засвоювати нову інформацію під час сну

Людина все-таки може засвоювати нову інформацію під час сну

Сну здавна приписували різні властивості: від цілком звичайної функції відпочинку до магічних і навіть опису того, що під час сну душа покидає тіло. Але одним з найпоширеніших сучасних переконань є, мабуть, те, що уві сні можна ви...

У Китаї побудують «марсіанську базу

У Китаї побудують «марсіанську базу

Новинне агентство «Сіньхуа» повідомляє, що вчені досліджують північно-захід провінції Куингхай на предмет можливої будівлі «марсіанської» бази місцевих червоних горах. Влада вже дали добро на проведення будівни...