Сколько бактериальных генов уместится в одном человеке?

В геноме высших животных и людей возможно отыскать большое количество генов, каковые пришли к ним от низших организмов и работаютна благо собственных новых хозяев.

В людской геноме возможно отыскать 145 генов, каковые попали к нам от бактерий и несложных эукариот – к такому выводу пришли исследователи из Кембриджа, сравнивших геномы нескольких десятков видов живых организмов. Результаты работы размещены в Genome Biology.

Нити хромосомной ДНК, избавленной от белков-гистонов. (Фото Dr. Donald Fawcett / J.R. Paulson / Visuals Unlimited / Corbis.) Две бактерии кишечной палочки, связанные пилей, через которую происходит перенос ДНК. (Фото Dennis Kunkel Microscopy, Inc. / Visuals Unlimited / Corbis.)‹ ›

Гены, непохожие на человеческие, у людей обнаружили и раньше, но ещё недавно это считалось нонсенсом – как гены бактерий имели возможность бы показаться в отечественных хромосомах? Наличие чужих последовательностей растолковывали или эволюционным сближением (другими словами человеческий либо бактериальный ген под давлением естественного отбора делался похож на бактериального либо человеческого «сотрудника»), или легко несовершенством способов, применяемых для прочтения-секвенирования нуклеотидных последовательностей.

Иначе, как мы знаем, что у бактерий весьма обширно распространён горизонтальный перенос генов (ГПГ): в то время, когда какая-то последовательность ДНК переходит не по наследству от родителя к потомку, а от одной бактериальной клетки к второй вне процесса размножения. Бактерии смогут передавать и принимать чужую ДНК в ходе конъюгации между собой, либо же в то время, когда одна клетка поглощает другую, либо же легко подбирая из внешней среды ДНК, оставшуюся от второй клетки. важность и Масштабы ГПГ тяжело переоценить, поскольку во многом как раз благодаря горизонтальному переносу генов бактерии снабжают себе генетическое разнообразие и потому смогут приспосабливаться к изменяющимся условиям, осваивать новые субстраты и т. д. У эукариот же, к каким относимся и мы с вами, генетическое разнообразие создаётся перетасовкой хромосом (и частей хромосом) при половом размножении, так что горизонтальный перенос генов эукариотам помой-му и не нужен, и что если он у кого и имеется, то лишь у низших, одноклеточных форм.

Но позже начали появляться эти, сказавшие о том, что и у высших эукариот горизонтальный перенос имеет место. Один из самых известных примеров – взаимоотношения бактерии-симбионта вольбахии с её хозяевами: членистоногие, в которых она живёт, купили от вольбахии кое-какие из её генов. Кроме этого удалось продемонстрировать, что в некоторых клетках человека имеется гены бактерий, каковые смогут запускать неконтролируемое превращение и клеточное деление обычных клеток в раковые.

Бактериальное происхождение было продемонстрировано кроме этого для гена FTO, мутации в котором, как полагают, помогают одной из основных обстоятельств ожирения. По большому счету же число чужеродных генов у человека не превышало 17.

Но систематического анализа того, как перенос генов распространён среди эукариот, продолжительное время никто не предпринимал, и все предпочитали ссылаться на работы начала 2000-х годов, в которых говорилось, что у высших животных, и уж тем более у человека, ничего для того чтобы не происходит. Сейчас эту точку зрения, по-видимому, нужно будет пересмотреть. Аластер Крисп (Alastair Crisp) и его сотрудники выбрали для сравнения 40 геномов животных, от приматов до червей.

Особый метод оценивал любой ген на предмет его сходства последовательностями из бактерий и несложных. Ясно, что ген, попав в животную клетку, должен был измениться, так что 100-процентного сходства никто не ожидал. Но, в случае если последовательность была на 55-88 процентов похожа на бактериальную, то её вычисляли показавшейся у животного в следствии ГПГ.

Сами авторы работы говорят, что в целом такая распространённость горизонтального переноса среди эукариот для них не стала громадным сюрпризом – значительно необычнее было то, что у позвоночных и беспозвоночных он шёл с однообразной частотой. Но, довольно некоторых видов исследователи не в полной мере уверены, что им удалось совершенно верно оценить количество «горизонтально-перенесённых» генов: неприятность в том, что не у всех животных геномы прочтены с должной тщательностью, и кое-где следы переноса смогут быть фальшивыми.

Но по поводу самых изученных геномов, которыми владел человеку, дрозофиле Drosophila melanogaster и нематоде Caenorhabditis elegans, сомневаться не приходится – в них вправду возможно отыскать много генов из бактерий. Наряду с этим они, встроившись в хромосому животной клетки, как бы одомашниваются, получая черты фактически животных генов. Так, 95 процентов чужих генов в геномах приматов и некоторых нематод купили интроны – нечитаемые фрагменты ДНК, каковые свойственны как раз для эукариот. Многие из «переехавших» генов работаютна новом «месте жительства», и у людей они кодируют кое-какие иммунные белки и многие метаболические ферменты, несущие ответственность за расщепление жирных кислот, аминокислотный обмен и ряд других химических процессов. (К примеру, фермент, синтезирующий у нас гиалуроновую кислоту, которая нужна соединительной, эпителиальной и нервной тканям, попал к нам, по всей видимости, от грибов.)

В геном людей бактериальные гены пробрались достаточно давно, ещё во времена отечественного неспециализированного с другими приматами предка. Если сравнивать с нами у червей нематод и мух дрозофил горизонтальный перенос последний раз происходил значительно позднее. Как новые гены встраиваются в многоуровневую молекулярную совокупность управления генетической активностью, которая у эукариот славится собственной сложностью, ещё предстоит узнать.

Различные виды смогут быть в различной степени склонны принимать гены бактерий, но эволюционные последствия таких событий, не обращая внимания на их уникальность, смогут быть огромными. Отыщем в памяти, например, недавнюю работу сотрудников из Лионского университета, каковые продемонстрировали, что грибы смогли вступить в симбиоз с растениями как раз благодаря бактериальным генам. (Грибы, как мы не забываем, также относятся к эукариотам.)

Иначе, кое-какие эксперты настроены в отношении новых результатов в полной мере скептически: мол, в новой работе снова не уделили должного внимания другим объяснениям, из-за чего мы внезапно обнаруживаем бактериальные гены в людской ДНК (а среди таких объяснений, как мы говорили выше, смогут быть самые различные, от эволюционных до методических). Не смотря на то, что, разумеется, предстоящая дискуссия тут будет идти относительно того, как довольно часто такие события происходят – в том, что таковой перенос в принципе вероятен, сомнений практически ни у кого не осталось.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• В александрии найдено затонувшее оружие времён наполеона
• В норвегии нашли следы первых контактов викингов и англосаксов

Разведопрос: Александр Панчин про вторжение религии в науку

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Сколько генов нужно человеку

  Сравнение десятков тысяч людских геномов продемонстрировало, что полностью нужных генов насчитывается 3230. В биологии имеется понятие минимального…

• Сколько клеток в человеке

  Число клеток людской тела приблизительно соответствует числу отечественных бактерий-симбионтов. В то время, когда заходит обращение о желудочно-кишечной…

• У гигантских вирусов нашли бактериальную «иммунную систему»

  От собственных паразитов мимивирусы защищаются посредством молекулярно-генетической совокупности, которую, возможно, некогда позаимствовали у бактерий….

• У разных людей мозг работает по-разному

  Связи между областями людской мозга сродни отпечаткам пальцев – с их помощью возможно отличить одного человека от другого, но при том они остаются…