Зачем эволюция замусорила ДНК
Большая часть ДНК человека приходится на разнообразный генетический мусор: простые повторы нуклеотидов, фрагменты вирусных геномов, гены, переставшие функционировать миллионы лет назад, или обрывки генов, не выполняющие никакой функции. Некоторые последовательности нуклеотидов могут внезапно менять расположение в геноме или плодить многочисленные копии — это так называемые прыгающие, эгоистичные гены, мобильные элементы (транспозоны). Ученые раньше рассматривали их как паразитов, сейчас считается, что они влияют на эволюцию.
Мобильные элементы в ДНК открыла американская исследовательница Барбара Мак-Клинток в конце 1940-х годов. Прошло почти тридцать лет, прежде чем научное сообщество поверило в то, что геном организма не статичен, а способен меняться, причем в течение жизни одной особи. Пониманию этого помогли работы советских ученых, которые в 1976 году выявили мобильные элементы в геноме мухи-дрозофилы. И все же научный мир долго не осознавал того факта, что, как выяснилось после полной расшифровки генома человека в 2000 году, половина его занята этими странными блуждающими образованиями.
Сейчас известно, что ДНК многих животных, включая человека, в той или иной степени состоит из мобильных элементов. Большая их часть "молчит", то есть никак себя не проявляет. Но некоторые способны мобилизоваться и запустить цепочку реакций, приводящих к опасной мутации.
"Мобильные элементы представляют собой паразитические последовательности ДНК. Смысл их существования — в увеличении числа собственных копий в геноме. Однако эволюция иногда использует их в интересах организма-хозяина. Например, ген RAG участвует в перестроении иммуноглобулиновых цепей в процессе созревания лимфоцитов. Гены синситинов, которые произошли от эндогенных ретровирусов, способствуют образованию плаценты у млекопитающих", — рассказывает РИА Новости Геннадий Чураков, сотрудник Института экспериментальной патологии Университета Мюнстера (Германия).
Мобильные элементы — это по-разному организованные небольшие последовательности нуклеотидов размером от семидесяти до десяти тысяч нуклеотидных пар, что, вообще говоря, сравнимо с некоторыми короткими рабочими генами. Как и вирусы, они не могут функционировать самостоятельно, вне клетки хозяина. Однако устроены мобильные элементы проще, чем вирусы, и в отличие от них не способны самостоятельно покинуть клетку организма.
Запертые в геноме, транспозоны тем не менее перемещаются по ДНК, создают и встраивают в нее свои копии. Ученые полагают, что мобильные элементы легче приспособить для какой-то полезной работы. "Это строительный материал эволюции. При получении полезной функции копия теряет мобильность", — подчеркивает Чураков.
Патогены или помощники эволюции?
Некоторые мобильные элементы вырезают сами себя из ДНК с помощью фермента транспозазы и вставляют в другое место — довольно случайным образом. Их называют ДНК-транспозонами. В геноме бактерий они выполняют важную функцию обмена генетической информацией между разными видами. Так, например, переносятся гены устойчивости к антибиотикам. У человека ДНК-транспозоны неактивны.
Другой класс генетических паразитов — ретротранспозоны, названные так из-за особого механизма размножения. С элемента снимается копия в виде РНК и затем копируется в ДНК с помощью фермента обратной транскриптазы.
Ретротранспозоны могут самостоятельно хозяйничать в геноме, выполняя как полезные функции, так и портя ДНК хозяина. Например, эндогенные ретровирусы (HERV) особо активны у больных ревматоидным артритом, множественными склерозами, амиотрофическим латеральным склерозом и определенными видами рака желудочно-кишечного тракта. Однако прямых доказательств того, что эта разновидность ретротранспозонов влечет за собой болезнь, а не просто сопутствует ей, нет. Влияние этих прыгающих генов на нервные патологии, такие как шизофрения, тоже пока исследуется.
Ретротранспозоны связаны с мутациями, вызывающими гемофилию А — несвертываемость крови, миодистрофию Дюшенна, бета-талассемию (недостаток гемоглобина). Мышечная дистрофия типа Фукуяма, распространенная среди японцев, тоже связана со вставкой копии ретротранспозонов. В целом мобильные элементы имеют отношение примерно к сотне генетических заболеваний.
С точки зрения эволюции встраивание ретротранспозона в какой-то ген не всегда играет негативную роль. Так, у большинства видов китов нет зубов. И это связано с тем, что в один из генов, необходимых для их роста, внедрена копия ретротранспозона. Зато киты приобрели замечательный фильтрующий планктон орган из китового уса, который ближе по структуре к волосу.
Ретротранспозоны помогают отследить эволюцию вида. Ведь однажды встроенная в ДНК копия никуда из этого места генома не перемещается. И если мы ее видим у двух видов, но не видим у третьего, то первые два вида, скорее всего, ближе друг к другу.
Возможна ли зачистка генома
Излишняя подвижность геномных паразитов, их способность плодить свои копии, которые могут поломать ДНК, вынудила клетку изобрести механизмы избавления от них. В частности, для этого используется особый тип коротких РНК — пивиРНК, помогающие специальному белку распознать опасность и убить активность транспозона. Это своего род иммунная система ДНК, блокирующая угрожающие генам мобильные элементы.
Другой механизм защиты — "каталог врагов". Если паразитическая ДНК мобилизуется, короткая РНК делает с нее копию, сравнивает с каталогом и, обнаружив совпадение, разрезает опасный элемент с помощью ферментов.
"Одноклеточная инфузория располагает двумя ядрами и специальным механизмом, который очищает вегетативное ядро от всех мобильных элементов. При этом система очистки (ДНК-сплайсинг) использует один из компонентов, полученный из "одомашненного" транспозона", — приводит еще один пример Геннадий Чураков.
Полностью очищать геном от транспозонов нельзя. По словам исследователя, часть их связана с работой клетки, как, например, Alu-повторы — вид ретротранспозонов, который есть у всех приматов, включая человека. Они регулируют активность генов, участвуют в процессах сплайсинга — собирания РНК генов из кусочков.
"Убрать все мобильные элементы мы не в состоянии, но, допустим, вырежем только те элементы, которые не играют активной роли в жизни клетки. Что будет? Размер нашего генома уменьшится примерно в два раза. Упадет неравномерная рекомбинация и резко замедлится… эволюция. Возможно, человеку придется распрощаться с разумной деятельностью, поскольку есть точка зрения, что активность ретротранспозонов типа LINE в нейронах помогает создавать необходимое разнообразие для образования ассоциативных цепочек", — поясняет исследователь.
Наверное, имеет смысл удалить те мобильные элементы, которые однозначно вызывают генетические дефекты. Это позволило бы избавиться от нескольких десятков генетических заболеваний. Но для этого сначала требуется тщательно изучить все функции "паразитов" в геноме человека.
Полностью чистый от транспозонов геном существует разве что у вирусов. У многоклеточного организма геном обычно сильно "заражен" паразитами, и это, как полагают ученые, расплата за возможность быстро меняться из поколения в поколение, приспосабливаясь к разным окружающим условиям, в том числе экстремальным. Если мобильных элементов в геноме ничтожно мало, то не исключено, что виду грозит вымирание, как, скажем, пчелам.
Между тем генные инженеры уже приспособили прыгающие гены для своих целей. Создав искусственный ДНК-транспозон под названием "спящая красавица", они выводят трансгенных животных для лабораторных опытов.
Источник
Подписка на новостой RSS-канал сайта
Получать новости сайта по почте
Контактный адрес для любых сообщений
МЕНЮ
Архив материалов
Подписка на новости
Новости криптозоологии
Хроники природных катастроф
ПОСЛЕДНИЕ НОВОСТИ
18.03.2018 - 02.05.2018 (990)
03.05.2018 - 11.06.2018 (1000)
12.06.2018 - 18.07.2018 (990)
19.07.2018 - 24.08.2018 (1000)
25.08.2018 - 02.10.2018 (1000)
03.10.2018 - 07.11.2018 (990)
08.11.2018 - 13.12.2018 (990)
14.12.2018 - 23.01.2019 (1000)
24.01.2019 - 02.03.2019 (1000)
03.03.2019 - ...
Последние аномальные новости

В поисках Атлантиды. Затонувшие города, в которых стоит побывать

Гигантский ленивец в Сан-Хосе

Город, одержимый числом 11

Загадочные пещеры пещеры. Дырявая и Змеиная

Инопланетные существа оккупировали океанское дно

Инопланетяне растапливают панцирь Южного полюса

Количество известных экзопланет приблизилось к 4000

Лох-Несское чудовище показалось на поверхности

Международный день магии

Морда на заднем дворе

Мы слепы к признакам технологий инопланетян

НЛО маскируется в снегопаде

Обнаружили трех сестер Земли

По украинским селам гуляли вурдалаки

Приблизились к разгадке тайны древнейшей цивилизации

Пророчество Матроны Московской о судьбе России

Религия поклонников НЛО

Собака Санты

Странное поведение аппарата Вояджер-2

Человек-тигр из Квинсленда

Ласковый убийца. Как с ним бороться. Вирус гепатита C приоткрывает свои тайны

Ближайшие планеты, на которые могут переселиться люди

Будет ли в будущем место гуманитариям

Женщина столкнулась с призраком в супермаркете

Жуткий призрак разгуливает в Сассексе

Жуткий прогноз Нострадамуса на 2019 год

Загадочный Таджикистан. В ущельях до сих пор бродит Македонский

ИИ научился тренировать нейросети быстрее

Как привычка нервничать лишает нас энергии

Люди думают как компьютеры

Люди придумали строгих богов

Мистические места России. Танцующий лес

На молитву толпы с неба сошел Пернатый Змей

Над рекой Мерси зафиксирована группа НЛО

Неопознанные Подводные Объекты

Ночью 21-го марта многие видели в небе две Луны

Полиция Аргентины две недели ищет снежного человека

Почему мы видим в зеркале нечто мистическое

Приход Трампа к власти был предсказан в Библии

Путешественник во времени Рудольф Фенц

Эксперт по перевалу Дятлова раскритиковал Малахова

Искусственный газон для детских площадок

Археолог развенчал миф инопланетных заговоров

В особняке основателя Playboy водится привидение

Вымершую восточную пуму заметили в Северной Каролине

Дальнобойщик 40 лет притворялся пришельцем

Данные о пирамидах Антарктиды тщательно засекретили

Загадочные гигантские объекты в центре галактики

Инопланетяне вселяются в людей и сводят их с ума

Инопланетяне устанавливают контакт с собаками

Как ученые используют Землю для поиска инопланетной жизни

Какие планеты отвечают за знаки зодиака

Магма может приносить на поверхность обитающих под землей тварей

Малахов узнал новые подробности трагедии на перевале Дятлова

Мистические места России. Медведицкая гряда

Мужчину чуть не свела с ума хозяйственная мышь

Нибиру добралась до Санкт-Петербурга

НЛО заметили над Челябинском

Огромный НЛО пролетел рядом с МКС

Озеро Мичиган покрылось ледяным ковром из иголок

Откопали загадочную фабрику времен Древнего Рима

Плотоядный гном мучает семью из Тринидада

Правда о трагедии на перевале Дятлова или о чем не знает Малахов

Президент России - путешественник во времени

Розовые слоны все же бывают

Секретные данные о гибели группы Дятлова

Скоростные НЛО замечены над поверхностью Луны

Способы улучшить ситуацию, когда все идет крахом

Странная экзопланета может уничтожить Землю

Странные облака появляются все чаще

Таинственные сооружения Антарктиды

Тайны пещер Калимантана

Билл Гейтс сравнил искусственный интеллект с ядерным оружием

Британские военные спрятались в противоатомный бункер

Волочащего ноги тролля сняли в Дании

Жителям Адыгеи презентуют фильм 'Дольмен'

Жуткий оборотень

Загадочные овраги с привидениями

Земля - охраняемый инопланетянами зоопарк

Зона 51 - сверхсекретная пустышка

Каменная Могила. Что скрывает украинский Стоунхендж

Космическая мифология. От марсианских атлантов до лунного заговора

Малахов завершил съёмки на перевале Дятлова

Мистический Кемерово. Утопленники, призраки и бессмертные маньяки

Миф о посещении Земли инопланетянами

Монстр с болота Майнсинг

Мужчина погиб, не надев волшебные доспехи

На Лос-Анджелес упал маневрирующий метеорит

Над долиной Прескотт замечен НЛО

Несмотря на то, что надвигается катастрофа, паниковать не надо

Одержимый стул на веранде

Оранг Икан. Русалки из Индонезии

Очень странное существо

Перевал Дятлова. Первые итоги расследования

Перевал Дятлова. Шесть версий того, что произошло на самом деле

Роботы делают открытия вместо ученых

Снижение употребления калорий продлевает жизнь

Стала известна точная дата конца света

Страшная гаргулья

США испытают в космосе нейтронное оружие

Тени животных

Чупакабра убила кроликов в Татарстане

Легкое оригами для вашего ребенка

Естественный и искусственный отбор. Двигатели эволюции

Что влечет за собой скрытие с места ДТП

Боевые корабли инопланетян летят к Земле

В Китае клонировали гениальную собаку-детектива

В начале были сейды

Ванга спрогнозировала начало Третьей мировой войны

Дедушка стал призраком

Демон в шкафу и тени

Женщина лишилась волос после отказа от мяса

Женщина родила ребенка с эмбрионом внутри

Жуткий ребенок в доме

Загадка телепортации сквозь стену

Загадочные космические алмазы

Инопланетяне любят посещать Землю в День святого Патрика

Клонирование Месси оказалось возможным

Мальчик поставил рекорд по отжиманиям на брусьях

Мумию инопланетянина нашли в Египте

Пенсионер больше получаса простоял в планке

Пенсионерку, пожелавшую ареста, заковали в наручники

Перевал Дятлова. Что произошло за сутки до загадочных событий

Преданный пес повредил лапы в погоне за бросившими его хозяевами

Призрак или сбой Матрицы

Рецензия на сериал 'Проект Синяя книга' об НЛО и пришельцах

Сергей Дружко возвращается с программой 'За гранью реального'

Скульптура младенца Христа заплакала в Акапулько

Старое зеркало

Старые и новые версии гибели группы Дятлова

Темную материю предложили ловить нанопроводами

Установили родство между дольменной и майкопской культурами

Человекоподобную мумию нашли на Марсе

Черная дыра образовалась над Хибинами

Черный шар и советские инженеры во Вьетнаме

Астероид Бенну демонстрирует необъяснимую активность

Большой звездолет замечен на орбите Земли

Видимые следы избиений и пыток на телах группы Дятлова

Вся правда о планете Нибиру

Гало-двигатель разгонит корабль почти до скорости света

Девочка проглотила магнитные бусины и собрала в желудке браслет

Деревня, где никого не хоронят, не рожают и не животных

Загадочные места Крыма

Зонд НАСА раскрыл секрет рождения астероида судного дня

Инсайдер QAnon выдал очередное предупреждение

Искусственный интеллект не убьет людей, а улучшит их

Куда пропали смотрители маяка Эйлин-Мор

Луна Червя завершит годовой цикл из трех супер-луний

Малахов добрался до могилы группы Дятлова

Малахов разберётся в гибели группы Дятлова

На астероиде Рюгу обнаружили водосодержащие минералы

На загадочном острове нашли кусок исчезнувшего континента

Найден артефакт из затерянного храма неизвестного божества

Нибиру заметили возле Солнца

Нибиру спровоцировала извержение вулкана в Мексике

НЛО замечены в небе над Нью-Джерси

Оплодотворивший 48 пациенток гинеколог отделался годом тюрьмы условно

Опровергнуто популярное представление о зарождении Вселенной

Показали испытания летающего байка

Призрак солдата замечен на фото 1920-х годов

Родился аномально крупный ребенок

Россия подтверждает существование галлюцинаторного оружия

Странные исчезновения в Исландии

Таинственный миллиардер заводит детей по всему миру

Угарный газ может оказаться признаком жизни

В Москве обсудят возможность существования жизни на Венере

Выявлено существование необычных технологий у древних египтян

Гадалку посадили по делу о хищении двух миллиардов рублей

Девушка 14 лет питается исключительно гамбургерами

Древний разбившийся корабль нашли на Марсе

Люди могут физически ощущать магнитное поле

Людям стоит задуматься о переселении на Титан

Мистические места России. Молебский треугольник

На Венеру отправят аэростат с микроскопом для поиска бактерий

Неизвестное науке явление заметили в Антарктиде

Нечто в космосе вызывает у человека герпес

Нечто запечатлели в поселке Геттисберг

Пожар в церкви не тронул библии и деревянные кресты

Полтергейст угнал детский велосипед

Портал в Ад открылся над Арабскими Эмиратами

Создают спектрограф для исследований экзопланет

Странный сонный паралич или астральное путешествие

Только 19% американцев доверяют беспилотным автомобилям

Шестерых участников полета к Луне заперли на четыре месяца

Экспедиция отправится в Красноярский край к месту падения метеорита

Как завести машину если сел аккумулятор

Подписка на новости сайта
Наверх
Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика