'Lý thuyết tiến hóa phức tạp của các gen nhảy với DNA được chia sẻ giữa các loài

$config[ads_kvadrat] not found

bandicam 2020 11 12 13 57 34 977

bandicam 2020 11 12 13 57 34 977

Mục lục:

Anonim

DNA thường thích tuân theo các quy tắc. Các chuỗi DNA được sao chép một cách trung thực và các bản sao được truyền từ cha mẹ sang con cái, do đó thúc đẩy sự tiến hóa như chúng ta biết. Nhưng, theo ước tính mới, năm mươi phần trăm bộ gen của bạn cũng bao gồm DNA nổi loạn thích nhảy từ loài này sang loài khác. DNA giả mạo này, các nhà nghiên cứu viết trong một Sinh học bộ gen bài báo được xuất bản hôm thứ Hai, đã ngẫu nhiên chèn vào hầu hết mọi bộ gen trên hành tinh này trong suốt quá trình tiến hóa của sự sống. Chúng là tất cả những gì còn lại của một loạt các sự kiện bí ẩn từ hàng triệu năm trước.

Atma Ivancevic, Tiến sĩ, một nhà nghiên cứu về thần kinh học và tin sinh học sau tiến sĩ và là tác giả chính của bài báo, bắt đầu nghiên cứu của mình bằng cách tìm cách giải thích tại sao DNA giống nhau có thể được tìm thấy ở động vật khác nhau nhiều như nhím biển và con người. Nó nói rằng hầu hết các loài trên trái đất đều có chung một lượng lớn vật chất di truyền - bạn có thể nghe nói rằng con người chia sẻ khoảng 99% DNA của chúng ta với tinh tinh - nhưng những gen này thì khác, Ivancevic nói.

Những gen nhảy “gen nhảy nhảy aren gen thực sự gen; chúng là những mảnh không mã hóa của DNA DNA rác, cô nói Nghịch đảo trong một email. Voi Hãy nghĩ về chúng như những ký sinh trùng di truyền, nhảy quanh bộ gen để tự sao chép bản thân và đôi khi nhảy giữa các loài.

Trong vài năm qua, chúng tôi đã bắt đầu hiểu được chức năng của các đoạn DNA giả mạo này, nhưng chúng tôi vẫn không biết chính xác những gì họ làm. Đây là bí ẩn đằng sau các gen nhảy: Chúng là mảnh vụn của một vệt DNA, nằm rải rác trên cây sự sống. Bây giờ, nhờ vào bài báo này, cuối cùng chúng ta có thể tìm ra cách họ tạo ra một mớ hỗn độn như vậy.

Chuyển ngang

Nghiên cứu của Ivancevic đã phát hiện ra rằng có hai chuỗi DNA nhảy nhảy có thể được truy tìm trên một loạt các loài, được gọi là BovB và L1. Các nhà nghiên cứu gọi những mô hình này là các yếu tố có thể thay thế (TE) vì chúng sao chép và dán ngẫu nhiên vào các gen của động vật từ nhím biển, đến bò, sang người. Quá trình kỳ lạ này, trong đó một TE xâm chiếm một loài khác, vật liệu di truyền, được gọi là chuyển ngang.

Hiểu biết tiêu chuẩn của chúng tôi về sinh sản được mô tả bởi chuyển dọc, giả định rằng hầu hết các vật liệu di truyền thường được truyền từ cha mẹ sang con.

Khi bạn vẽ một cây gia đình, bạn thường vẽ những đứa trẻ bên dưới cha mẹ của chúng, và theo một nghĩa nào đó, các gen có xu hướng rơi theo các thế hệ theo cách đó. Nhưng một số TE di chuyển theo chiều ngang ngang qua cây sự sống, nhảy nhảy từ một sinh vật DNA DNA sang một sinh vật khác thông qua một sứ giả gọi là vectơ. Các nhà khoa học don hiến hoàn toàn hiểu quá trình hoạt động giữa các loài, nhưng họ có linh cảm về các vectơ có thể là gì.

Một số sinh vật, như vi khuẩn, thực sự giỏi trong việc chuyển gen ngang và thường làm như vậy một cách tự nhiên, không có vec tơ. Động vật có thể làm điều đó, nhưng chúng có thể bị nhiễm bệnh bởi vi khuẩn, sau đó có thể hoạt động như các vectơ. Bài viết gợi ý một vài ứng cử viên có khả năng cho vai trò sứ giả này, bao gồm rệp, ve và cào cào, và nó cũng đề cử một số sinh vật vectơ thủy sinh tiềm năng, như hàu và giun biển. Nó có các vectơ có khả năng di chuyển hai bit của chuỗi DNA rác, BovB và L1, qua các loài.

Điều mà thực sự thú vị là những gì xảy ra khi DNA đến đó. Sau khi một sự kiện chuyển nhượng xảy ra, Ivancevic và nhóm của cô cho thấy, DNA có thể sao chép nhanh chóng. Chẳng hạn, BovB được cho là lần đầu tiên phát sinh ở rắn và sau đó đã nhảy vọt lên bò qua các sự kiện chuyển đổi hàng triệu năm trước, nơi nó được nhân rộng nhiều lần. Hãy nghĩ về nó như là một bản sao và dán tiêu chuẩn, chỉ có bạn nhấn kiểm soát V nhiều lần.

Đối với tôi, điều đáng ngạc nhiên nhất không phải là sự chuyển giao, mà là những ảnh hưởng đến bộ gen của vật chủ sau khi chuyển giao, theo Iv Ivevevic. Hiện tại BovB chiếm khoảng 25% trình tự bộ gen bò. Đó là một sự thay đổi lớn!

Tìm kiếm bước nhảy lớn

Để xem cây sống được bao xa, những chuỗi này đã xâm nhập, nhóm Ivancevic đã điều tra bộ gen của 759 loài. Họ tìm thấy trình tự BovB ở động vật có liên quan xa như rắn, bò, nhím biển, dơi và ngựa (mặc dù dơi và ngựa có số lượng trình tự BovB hoàn chỉnh thấp). Trình tự L1 dường như thậm chí còn phổ biến hơn. Trong khi 79 loài có trình tự BovB, 559 loài có trình tự L1. Trong lịch sử, L1 được cho là chỉ được chuyển theo chiều dọc, vì vậy việc tìm thấy trình tự L1 trong các loài khác nhau này là một bước đột phá.

BovB luôn gây tò mò cho các nhà nghiên cứu vì nó khiến cho Google nhảy vọt giữa các loài có liên quan xa nhau, cung cấp bằng chứng cho thấy một số sự kiện chuyển đổi ngang đã diễn ra. Nhưng phân tích trước đây chỉ đưa ra một vài trường hợp trong đó trình tự L1 thực hiện những bước nhảy lớn này, khiến các nhà nghiên cứu kết luận rằng L1 có lẽ chỉ được truyền lại theo chiều dọc.

Bằng cách tạo ra một mạng lưới rộng hơn, nhóm Ivancevic đã cho thấy rằng có nhiều bộ gen nhảy xung quanh hơn chúng ta từng nghĩ. Sử dụng động vật, thực vật VÀ nấm, thực sự đã giúp sàng lọc càng nhiều bộ gen càng tốt với dữ liệu hiện tại. Có rất nhiều nghiên cứu tìm kiếm sự chuyển giao giữa Vương quốc trên quy mô lớn, cô nói.

Phát hiện L1 có mặt ở 559 loài là bằng chứng thuyết phục cho thấy L1 đã có thực hiện những bước nhảy lớn Nhóm nghiên cứu chỉ ra sáu con L1 không được phát hiện trước đó đã nhảy vào các loài sinh vật biển cách đây hàng triệu năm, là bàn đạp khả dĩ để gen rác này xâm nhập vào DNA của các loài trong các vương quốc hoàn toàn riêng biệt.

Họ viết rằng một trong những sự kiện theo chiều ngang này có thể đã đưa chuỗi L1 vào một tổ tiên cổ xưa của động vật có vú Hồi trị liệu - loài động vật hiến tặng trứng đẻ giữa 160 và 191 triệu năm trước. Từ đó, trình tự có thể được truyền lại theo chiều dọc cho tất cả hậu duệ của những động vật cổ đại đó, bao gồm, có lẽ, con người. Mặc dù L1 chủ yếu bị phân mảnh và không hoạt động ở người, nhưng nó vẫn chiếm 17% bộ gen của chúng ta.

Những phát hiện như thế này minh họa làm thế nào ngay cả những lực lượng nhỏ nhất có thể định hình lại sự tiến hóa. Có lẽ, hàng triệu năm trước, một trong những tổ tiên xa nhất của chúng ta đã tham gia vào một cuộc chiến với loài côn trùng hút máu sống ở biển - có thể đó là một con giun biển - và bằng cách nào đó đã được tiêm DNA ngẫu nhiên. Bây giờ, hàng triệu năm sau, những thay đổi đó vẫn tồn tại trong chúng ta và chúng ta vẫn đang tìm ra vai trò của chúng.

Nó cho thấy có bao nhiêu trao đổi DNA ngẫu nhiên có thể định hình sự tiến hóa của chúng tôi, theo Iv Ivevevic.

$config[ads_kvadrat] not found