«Прыгающие гены» осложнит Теорию эволюции с ДНК Shared разных видов

ДНК обычно любит следовать правилам. Нити ДНК копируются довольно точно, а копии передаются от родителей к потомству, тем самым способствуя эволюции, какой мы ее знаем. Но, согласно новым оценкам, пятьдесят процентов вашего генома также состоят из ДНК ренегатов, которые любят прыгать от вида к виду. Это изгои ДНК, исследователи пишут в Геном биологии Статья, опубликованная в понедельник, случайно вставила себя практически в каждый геном на этой планете на протяжении всей эволюции жизни. Они все, что осталось от серии загадочных событий от миллионов лет назад.

Атма Иванцевич, доктор философии, постдокторский исследователь нейрогенетики и биоинформатики и ведущий автор статьи, начал свое исследование, пытаясь объяснить, почему одна и та же ДНК-изгоев может быть найдена у животных, таких же разных, как морские ежи и люди. Это было установлено, что большинство видов на доле земли большого количества генетического материала - вы, вероятно, слышали, что люди разделяют примерно 99 процентов нашей ДНК шимпанзе - но эти гены различны, говорит Ivancevic.

«Прыгающие гены» на самом деле не являются генами; это некодирующие фрагменты «мусорной ДНК», - рассказывает она обратный в электронном письме «Думайте о них как о генетических паразитах, прыгая вокруг генома, чтобы эгоистично копировать себя, и иногда прыгать между видами».

В последние несколько лет мы начали понимать функцию этих мошеннических фрагментов ДНК, но мы до сих пор точно не знаем, что они делают. В этом и заключается загадка прыгающих генов: это крошки следа ДНК, разбросанные по всему древу жизни. Теперь, благодаря этой работе, мы могли бы, наконец, узнать, как они сделали такой беспорядок.

Горизонтальный перенос

Исследование Иванцевича показало, что есть две последовательности прыгающей нежелательной ДНК, которые можно проследить через широкий спектр видов, называемых BovB и L1. Исследователи называют эти модели транспонируемыми элементами (TE), потому что они «копируют и вставляют» себя случайно в генах животных от морских ежей, коров до людей. Этот странный процесс, в котором TE вторгается в генетический материал другого вида, называется горизонтальная передача.

Наше стандартное понимание воспроизводства описывается вертикальный перенос, предположение, что большая часть генетического материала обычно передается от родителя к ребенку.

Когда вы рисуете семейное древо, вы обычно рисуете детей под своими родителями, и в некотором смысле гены, как правило, распадаются на поколения таким образом. Но некоторые TE перемещаются по горизонтали через древо жизни, «перепрыгивая» из ДНК одного организма в другой через посланника, называемого «вектором». Ученые не до конца понимают, как происходит процесс между видами, но они догадываются, какими могут быть векторы.

Некоторые организмы, такие как бактерии, действительно хороши в горизонтальной передаче генов и часто делают это естественным путем, без вектора. Животные не могут сделать это, но они могут быть инфицированный бактериями, которые затем могут действовать как переносчики. В статье предлагается несколько вероятных кандидатов на эту роль посыльного, в том числе клопов, клещей, и саранча, и он также выдвигает некоторые потенциальные водные вектор-существ, как устрицы и морские черви. Именно эти векторы, вероятно, перемещают две части последовательностей нежелательной ДНК, BovB и L1, между видами.

Что действительно интересно, так это то, что происходит, когда ДНК попадает туда. Иванцевич и ее команда показывают, что после события переноса ДНК может быстро размножаться. Например, считается, что BovB сначала возник у змей, а затем «прыгнул» на коров через события горизонтального переноса миллионы лет назад, где он размножался несколько раз. Думайте об этом как о стандартном копировании и вставке, только вы нажимаете Control-V снова и снова.

«Для меня самым удивительным был не перенос, а влияние на геном хозяина после переноса», - говорит Иванцевич. «Сейчас BovB занимает около 25% последовательности генома коровы. Это огромное изменение! »

В поисках больших прыжков

Чтобы увидеть, как далеко в древо жизни проникли эти последовательности, команда Иванцевича исследовала геномы 759 видов. Они обнаружили последовательность BovB у животных, как отдаленное отношение, как змей, коровы, морские ежи, летучие мышей и лошади (хотя летучие мыши и лошади имели низкие числа полных последовательностей BovB). Последовательность L1, казалось, была еще более распространенной. В то время как 79 видов были BovB последовательности, 559 виды имели последовательности L1. Исторически считалось, что L1 переносится только вертикально, поэтому поиск последовательности L1 у этих разнородных видов был прорывом.

BovB всегда заинтриговал исследователей, потому что он совершает «большие скачки» между отдаленно родственными видами, предоставляя доказательства того, что произошло какое-то событие горизонтального переноса. Но предыдущий анализ выявил лишь несколько случаев, когда последовательности L1 совершали эти большие скачки, что привело исследователей к выводу, что L1, вероятно, проходил только вертикально.

Создав более широкую сеть, команда Иванцевича показала, что вокруг прыгало больше геномов, чем мы когда-то думали. «Использование животных, растений и грибов действительно помогло провести скрининг как можно большего количества геномов по имеющимся данным. Там не много исследований, которые выглядят для передачи поперечного Королевства в крупном масштабе,»говорит она.

Тот факт, что L присутствуют в 559 видах был убедительных доказательства того, что L1s имел сделал эти большие прыжки. В командных очках в шесть ранее неоткрытых L1 «прыгают» в морских видах миллионов лет назад, как возможный плацдарм для этого гена старья, чтобы войти в ДНК видов в совершенно отдельных царствах.

Они пишут, что один из этих горизонтальных событий могут выскочили последовательность L1 в древний предок «therian» млекопитающих - животные, которые не откладывают яйца -between 160 и 191 млн лет назад. Оттуда последовательность могла быть передана вертикально всем потомкам этих древних животных, включая, возможно, людей. Хотя L1 в основном фрагментирован и неактивен у людей, он все еще составляет 17 процентов нашего генома.

Выводы, как они показывают, как даже малейшие силы могут изменить эволюцию. Возможно, миллионы лет назад один из наших самых далеких предков вступил в ссору с морским кровососущим вредителем - возможно, это был морской червь - и каким-то образом получил инъекцию случайной ДНК. Теперь, миллионы лет спустя, эти изменения сохраняются внутри нас, и мы все еще выясняем, какую роль они играют.

«Это показывает, насколько случайный обмен ДНК может влиять на нашу эволюцию», - говорит Иванцевич.