Egy csodálatos példát talált a szexuális reprodukció nélküli gének cseréjére
Mikroszkópos édesvízi állat - bdelloid kerekesférgek (bdelloid kerekesférgek) - folyamatosan kölcsön gének baktériumok, gombák és még a növények. Egy ilyen világos nyitó elkötelezett tudós csoport a Harvard Egyetem (Harvard University) és a Center for Comparative Molekuláris Biológiai és Evolution (Josephine Bay Paul Center).
A Bdelloid rotifers a természet egyik titka. Az a tény, hogy kizárólag a partenogenezis segítségével reprodukálódnak. És nem lenne semmi meglepő ebben, ha nem az a tény, hogy több mint 40 millió év fejlődésüket több mint 360 fajra osztották. És szexuális reprodukció nélkül, amely hagyományosan a változékonyság legfontosabb tényezője.
Ezeket a tudósokat "evolúciós botránynak" nevezik, mivel a két szülő génjeinek rekombinációja a teljes birodalmi osztály sikeréhez nem volt szükség.
Most a titok végül kiderült. Biológusok találtak bizonyítékot hatalmas horizontális gén transzfer bdelloid, és ezek a lények, mint kiderült, nem probléma-e be a genomba DNS gombák, baktériumok és növények!
A korai, hatalmas vízszintes géntranszfert csak a baktériumok táborában figyelték meg. És ha az állatvilág képviselőiről beszélgettünk, akkor a vízszintes transzport esetek a gazdaszervezet és az endosymbiont vagy parazita kölcsönhatásával kapcsolatosak.
Ha ezek kerekesférgekre annyira jó „felszívja” és a „fit” az Ön igényeinek gének más lények, így azok közvetlenül cserélhetnek gének egymás között - és ez a szempontból az evolúció nem rosszabb, mint az ivaros szaporodás.
Pontosan bdelloidy ezt a trükköt - nyilvánvalóan nem a végére. De valami már meg van értve. Valószínűleg az ilyen egyedülálló képesség kulcsa a bdelloid rotifers azon képessége, hogy túlélje az aszályt. Amikor kiszáradnak, gyakorlatilag abbahagyják az életet, így több mint egy évet tölthetnek el, de amikor víz jelenik meg, ezek a lények életre kelnek.
Tehát a biológusok tudják, hogy a rotifereknek van valamilyen mechanizmusa a szervezet kiszáradása során megsérült DNS és membránok "javítására". By the way, ez az osztály a rotifers is helyreállítani után egy erős besugárzás, és a tudósok úgy vélik, hogy ugyanaz a mechanizmus működik itt.
Míg a belloid rotifuge száraz állapotban van, a DNS "nyitott" az idegen gének csatolásához. A legtöbb ilyen zárványt a kutatók a kromoszómák vége felé találták, az úgynevezett telomerek. Az aszály idején ezek a végek nem védettek. A kromoszómák központi részében "idegen" gének is találhatók, de sokkal kisebb számban, a kísérletezők megjegyzik.
És a csíravonal sejtjeiről beszélünk. És amint a teremtmény ismét vízzel van feltöltve, a DNS-t "javítja" a már hozzáadott töredékekkel, úgyhogy az utána megjelenő új rotiferek eltérnek az alapszervezettől.
A részletek a Science folyóirat cikkében találhatók.
Ugyanaz a téma a "Elements"
A nemi szaporodást elutasító állatok általában gyorsan meghalnak. Ebből a szabályból egy titokzatos kivétel van - a bdelloid rotifikátorok, amelyek már több tízmillió évig szaporodtak csak parthenogenetikailag (férfiak nélkül) és tovább virágoznak. Kiderült, hogy a bdelloid rotiterek egy másik egyedülálló tulajdonsággal rendelkeznek - más állatokkal ellentétben gyakran géneket cserélnek más szervezetekkel, beleértve a baktériumokat, gombákat és növényeket. Nyilvánvaló, hogy ez a képesség lehetővé teszi, hogy a rotifikátorok hím nélkül legyenek.
Bdelloid rotifers: a - Philodina roseola. b - Macrotrachela quadricornifera. c - Habrotrocha constricta. d - Adineta vaga. A mérleg hossza 0,1 mm. Fotó: www.nature.com
Számos elmélet magyarázza, hogy miért terjedt el a szexuális reprodukció az élővilágban (lásd az egyiket Shcherbakov VP cikkében). Az állatok nagyon könnyen elveszítik a szexuális reprodukciót, és átjutnak a partenogenezishez, vagyis a nem fertőzött tojásokból. Ez nem csak történik, és továbbra is történni különböző evolúciós vonal (csak egyes emlősök átmenet parthenogenezis elvileg lehetetlen, hiszen számos létfontosságú gének tojás letiltja munkapéldányukban lehet beszerezni csak a sperma - lásd genomi imprinting). . Azonban a szexuális reprodukciót nem igénylő állatok valamennyi faja (vagy kis csoportja) fiatalok, csak a közelmúltban származnak a "normális" biszexuális ősökből. Ez azt jelenti, hogy a szexuális reprodukciót elhagyó fajok nagyon gyorsan halnak meg. Nem rendelkeznek idejével, hogy elterelje és felemelje, mondja, egy teljes asszexuális család vagy csapat. "Nagyon gyorsan" az evolúciós időskálán - ez tízes és több százezer évig, szélsőséges esetekben, az első millió.
A bdelloid kolosszus Adineta vaga által más királyságok, az A terminál és a kromoszómák (B) régiói által kölcsönzött gének száma. Nem kódolás - a DNS nem kódoló régiói; Külföldi gének, kétségtelenül más királyságok képviselőitől kölcsönzött; Határozatlan - olyan gének, amelyek "idegen" eredetűek; Metazoan - gének, amelyek egyértelműen állati eredetűek, vagyis "saját", vagy más bdelloid rotiterekből vagy más állatokból kölcsönzöttek; Hipotetikus - hipotetikus gének; Transzpozonok, LTR retrotransposonok, Retroelements - mobil genetikai elemek. Ábra. a Tudomány cikkeiből
A Bdelloid rotitereknél nyilvánvalóan nagymértékben gyengítik azokat az akadályokat, amelyek az idegen DNS behatolásának útjában állnak az ovulákban. Ez a mikroszkopikus állatok szokatlan életmódjának tudható be. Sétapoharakban élnek, és tökéletesen tűrik a szárítást az életciklus bármely szakaszában. Aztán, mint a por, a szél a másik tócsába szállíthatja. Azonban, ha a membránt szárítják, a sejtek megsérülhetnek, ami megkönnyíti az idegen DNS behatolását. Szárításkor a kromoszómákban is szünetek vannak, amelyeket a sejteknek akkor kell varrniuk, amikor a rotifers újra nedvesedik. A törött kromoszómák javítása (javítása) során nagy valószínűséggel van egy idegen fragmentum véletlen bekerülése a kromoszómába. Nem teljesen egyértelmű okok miatt sokkal több "kölcsönvett" gént találnak a kromoszómák végső szakaszában, mint a központi részekben. A kromoszómák terminális területein a rotifikánsok szintén mozgékony genetikai elemek - transzpozonok és retrotranszpozonok - koncentrációja meredeken emelkedett. Talán szerepet játszanak a genetikai hitelfelvételi folyamatokban.
Érdekes módon néhány kölcsönzött bakteriális géneket megtartották azt a szerkezetet jellemző prokarióta gének (például nincs intron), és mások - talán azokat is, amelyeket a korábban elfogadott - sikerült megszerezni jellegzetessége eukarióta (beleértve intronokat). A tudósok azt mutatják, hogy legalább a kölcsönzött gének közül néhány ténylegesen rothálózatban dolgozik és kódolja a funkcionális fehérjéket. A legtöbb gén kölcsönzött kerekesférgekre baktériumok, gombák és növények enzimeket kódoló, amely nem része a bonyolult biokémiai folyamatok és szakaszait, és működik néhány független biokémiai funkciót. Ez érthető, mivel az ilyen gének hasznosak lehetnek, ha kölcsönösen kölcsönözik őket. Vannak azonban jelek, és néha a gének egyidejűleg kétszer vettek kölcsönbe. Az ilyen gének egymáshoz közel helyezkednek el mind a donor baktériumok genomjában, mind a gazdaszervezet rotifer kromoszómájában.
Ha a bdelloid rothadozik, akkor is néha megváltoztatják egymás génjeiket, kiderül, hogy nem hagyják fel teljesen az interorganizációs genetikai rekombináció ötletét - a különböző szülők génjeinek keveredését az utódok genomjába. Egyszerűen visszatértek egy ilyen rekombináció (szexuális folyamat) fejlett változatától egy primitívabb változathoz - a távoli unicelluláris őseikre jellemző vízszintes csere.