В поисках утраченных генов
Все знают, что гены передаются от поколения к поколению. Кроме того, периодически возникают новые гены, при том, что количество генов в каждом организме остается практически неизменным. Этот парадокс, кажется, решили в Венском университете ветеринарной медицины: новообразованные гены очень часто пропадают. Спонтанное возникновение и исчезновение генов позволяет живым организмом быстро приспосабливаться к меняющейся среде и двигает вперед эволюцию.
Так называемые «гены-сироты» появляются словно по мановению волшебной палочки, в результате мутаций в ранее лишенных своей функции сегментах ДНК. Впервые такие гены обнаружили у дрозофил, а потом нашли всюду, в том числе у человека. До 30% генов в организме могут быть «сиротами» и очень быстро обучаться новым «задачам». Венские исследователи подробно изучили судьбу этих генов, на примере европейской плодовой мушки Drosophila pseudoobscura.
Они сравнили последовательность генов у пяти родственных друг другу штаммов вида, разыскивая гены-сироты и рассматривая жизненные циклы отдельных генов. Оказалось, что большинство генов-сирот живут не дольше нескольких поколений. «Есть гены, которые следуют за видом всю его эволюционную историю. Гены-сироты же являют собой другую крайность – они приходят и уходят. Что интересно, быстрее всего исчезают самые молодые гены. “Пожилые” гены-сироты имеют больше шансов остаться в геноме», - рассказывает Кристиан Шлёттерер(Christian Schlötterer).
Ученые выявили ряд факторов, влияющих на шансы юных генов остаться в популяции: выживают скорее активные гены, т.е. вырабатывающие много РНК, а также те, что больше действуют среди самцов.
Еще один значимый фактор – точное местоположение гена-сироты. Если новый ген возникает на Х-хромосоме, он, скорее всего, «выключиться» быстрее (у самцов одна Х-хромосома, у самок – две). При этом на Х-хромосоме появляется больше генов, чем на всех прочих участках генома – почему, непонятно: ведь явно работает механизм, сокращающий продолжительность жизни генов. По всей видимости, жизнь на Х-хромосоме коротка и приятна.
«Гены-сироты крайне важны для быстрых, краткосрочных адаптационных процессов, когда виду требуется нечто новое и необычное. Когда нужда в таких инновациях отпадает, гены-сироты быстро убираются из генома», - говорит Шлёттерер.
Исследование представлено в журнале eLife.
По материалам пресс-релиза университета.
Артём Космарский nauka21ve.ru