С чего начинается новый вид

У бесплодных гибридов, взятых при скрещивании различных видов, хромосомы при формировании половых клеток не смогут верно обмениваться генетической информацией.

Новый вид животных либо растений получается при разделении прежде единой популяции непреодолимым барьером. Преграды смогут быть географические – к примеру, в случае если часть исходной громадной популяции мигрировала через чур на большом растоянии и не захотела по окончании возвращаться; либо же ареал внезапно разделился на пара частей, и часть особей была отделена от остальных (скажем, на острове, при формировании морского пролива).

Гомологичные хромосомы расходятся по окончании кроссинговера. (Фото Clouds Hill Imaging ЛТД. / CORBIS.) Схема одного из вариантов кроссинговера ¬– обмена участками в паре гомологичных хромосом. (Иллюстрация Wikipedia (Публичное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=585550).)‹ ›

Преграды смогут быть экологическими, в то время, когда все живут на одной и той же местности, но наряду с этим кое-какие переходят в другую экологическую нишу (к примеру, меняют рацион питания на мало второй, либо начинают жить на вторых деревьях и т. д.). Само собой разумеется, мы тут очень сильно упрощаем настоящее положение дел, и биологи-эволюционисты на данный момент знают о тонкостях видообразования много, но, так или иначе, итог выясняется один – в отделившейся «колонии» накапливаются генетические отличия, каковые определяют лицо нового вида. Кроме того в случае если позже произойдёт воссоединение, то представители ветхой популяции и «колонисты» не смогут дать плодовитого потомства, всё закончится на первом поколении (не смотря на то, что сам по себе гибрид возможно в полной мере жизнеспособен – отыщем в памяти мулов и лошаков).

Как видообразование связано с бесплодием гибридов? С одной стороны, неприятность возможно в числе хромосом. При оплодотворении отцовские хромосомы объединяются в оплодотворённой яйцеклетке с материнскими: у человека, к примеру, получается 23 плюс 23, и в итоге диплоидный хромосомный комплект у человека образовывает 46.

Но в случае если брать лошадь и осла, то у них 64 и 62 хромосомы соответственно, другими словами в мула (либо в лошака) от одного родителя приходят 31, а от другого – 32 хромосомы.

В чём тут дело? При простом клеточном делении все хромосомы удваиваются, а позже расходятся по дочерним клеткам (таковой вариант деления именуется митозом). При формировании же половых клеток происходит деление-мейоз, и сперва тут никакого удвоения не происходит – хромосомный комплект растаскивается по дочерним клеткам, так что всем яйцеклеткам и сперматозоидам достаётся случайная смесь отцовских и материнских хромосом.

Но при гибрида, которому от отца либо от матери досталось неравное число хромосом, получается следующее: у каких-то хромосом нет «напарников» от другого родителя, и при формировании половых клеток из-за таких «одиночек» нарушается распределение хромосомного комплекта, так что получающаяся в следствии половая клетка оказывается ненужной. (Увидим, что бесплодие, постигающее мулов и лошаков, на 100 процентов касается лишь самцов, от их самок возможно взять потомство, скрещивая их с «настоящими» ослами и лошадьми.)

Но бесплодные гибриды появляются и тогда, в то время, когда оба родителя владеют однообразным хромосомным комплектом. Считается, что тут виновата личная несхожесть хромосом. При делении клетки-предшественницы сперматозоида либо яйцеклетки отцовские и материнские хромосомы на время сближаются между собой – данный процесс именуется конъюгацией.

Сблизившись, они обмениваются собственными фрагментами, другими словами в отцовскую хромосому выясняется вшит фрагмент из материнской, а в неё, со своей стороны, перенесён фрагмент отцовской – происходит так называемый кроссинговер. (Причём копируемая последовательность ДНК замещает собой ту, что была в хромосоме раньше.) Переносимые куски смогут быть очень и очень широкими. При стерильных гибридов хромосомы не смогут подобающим образом сконъюгировать и обменяться последовательностями. Но что тут происходит на молекулярном уровне?

В статье, размещённой в Nature, несколько исследователей из Оксфорда обрисовывает механизм работы гена Prdm9. Про него в далеком прошлом было как мы знаем, что он как-то связан с бесплодием гибридов, и что его в какой-то степени возможно назвать геном видообразования. Кроме этого как мы знаем, что белок, кодируемый Prdm9, связывается с хромосомами.

Бенджамин Дэвис (Ben Davies) и его сотрудники забрали мышей-гибридов, каковые оказались при скрещивании двух диких подвидов из Западной и Восточной Европы и каковые были бесплодны, и заменили у этих гибридов фрагмент гена, несущий ответственность за сотрудничество с ДНК – кусок мышиной ДНК убрали, а вместо неё засунули кусок из людской Prdm9. И к гибридным животным возвратилась плодовитость.

Белок Prdm9 на протяжении кроссинговера (другими словами в то время, когда родительские хромосомы обмениваются собственными частями) нужен чтобы указать места в ДНК, где требуется сделать разрез – без разреза никакого обмена не будет. Ясно, что в материнской и отцовской хромосомах они должны строго соответствовать друг другу, и белок потому сходу обе хромосомы и держит. Но, как продемонстрировали опыты, Prdm9 у мышей-гибридов связывается или с одной хромосомы из пары, или с другой, но ни при каких обстоятельствах – с обеими.

Не смотря на то, что сходство между хромосомами, взятых гибридами от своих родителей из различных подвидов, достигало более чем 98 процентов, белок всё равняется «отказывался» выяснять их – и взаимодействовать с ними – в один момент. Вероятнее, при попытке обменяться собственными фрагментами из-за отсутствия белка-разметчика у хромосом всё шло не так, как нужно, и в половых клетках выяснялись нежизнеспособные копии генома. Неспособные дать плодовитых гибридов, их родители, относящиеся к различным (не смотря на то, что имеющим неспециализированную границу) популяциям, продолжат накапливать различия в геномах.

Если бы от их скрещивания потомство получалось бы плодовитым, то появляющиеся мутации, переходя много поколений, попадали бы в неспециализированную генетическую «копилку» одного вида. Но из-за Prdm9 гибриды стали стерильны – возможно заявить, что данный ген в молекулярном смысле вправду руководит старт видообразованию.

Иначе, человеческий Prdm9 был в состоянии решить проблему – потому, что он был из совсем далёкого вида Homo sapiens, для него не игрались никакой роли различия между хромосомами разновидностей мышей. Из этого, с одной стороны, направляться, что видообразование может обратиться вспять, в случае если ген Prdm9 мутирует и в следствии мутации сможет опять верно соединять хромосомы для обмена генетическим материалом.

Иначе, разумеется, что Prdm9 принципиально важно всегда оставаться со «своим» геномом: трансформации в наследственном материале происходят неизменно и у всех, но в том случае, если популяция не поделена, всё это как бы варится в общем генетическом «котле», и совсем маленькие трансформации в последовательности ДНК для Prdm9 в полной мере преодолимы. Но, в случае если хромосомы у различных особей внезапно переходят во обоюдных различиях некий порог, то белок Prdm9 сделает индивидуума, в котором такие хромосомы сошлись, бесплодным.

Само собой разумеется, тут ещё предстоит выяснять, как изменяется сам ген Prdm9 со временем, как он ощущает отличие между хромосомными комплектами, имеется ли похожий механизм (и похожий белок) в других группах живых существ и т. д., но без сомнений, что уже с взятыми результатами биологи заметно продвинулись в понимании молекулярных механизмов появления новых видов.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• В великобритании нашли клад из 22 тысяч римских монет
• Зачем кавалеры чёрных вдов разрушают паутину самок

С чего начинается Новый год? Море эмоций!)))

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Люди снеограниченными возможностями: реальноли вырастить новую руку?

  Люди пока не могут заменять конечности и свои органы, в лучшем случае берут их у доноров, но это неизменно риск и трудится далеко не с любыми органами….

• Новая жизнь старых клеток дает надежду

  Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки – надежда человечества если не на вечную юность, то, по крайней мере, на решение многих медицинских…

• Преждевременное старение начинается из-за «беспорядка» в днк

  Чем больше хромосомной ДНК находится в распакованном, активном виде, тем раньше и стремительнее клетка начинает стареть. Все люди стареют по-различному,…

• Новый вид поляризации света позволяет увеличить скорость передачи информации в оптических коммуникационных каналах

  Количество цифровых данных, передаваемых при помощи глобальной сети Интернет, возрастает с каждым годом по экспоненциальной зависимости. Это является…