• Monday May 27,2019

Tvoj gubitak je vaš dobitak

Anonim

Evolucija nije samo o genima koje dobivate. To je također o genima koje gubite.

Gubitak riječi ima bolan, tugujući zvuk ljudskim ušima, pa može biti teško vidjeti kako to može imati veze s rastom raznolikosti i složenosti u životu. I do nedavno, evolucijski biolozi nisu obraćali pažnju na izgubljene gene jer su bili zaokupljeni nastankom novih. Novi geni, pronađeni, mogu se proizvesti na mnogo načina. Primjerice, gen može slučajno umnožavati, a kopija može mutirati, uzimajući novu funkciju. Ili komadi dva odvojena gena mogu se spojiti zajedno, stvarajući novu vrstu proteina. Ili stari gen može dobiti novi prekidač koji ga uključuje i isključuje prema drugom setu signala. Kao genomi sve više i više vrsta sekvencirani, znanstvenici su ih češljali za nove gene. Oni traže gene koji su jedinstveni nekoj vrsti, ili nekoj skupini vrsta, i ne nalaze se u distantno povezanim organizmima. Žele riješiti stare gene koji su zajednički većini života i novima koji su stvorili novi plan tijela u jednoj liniji. Razmotrite genom jednog od najbližih živih rođaka kralježnjaka, osjetljivog rukava stvorenja zvanog Ciona. Znanstvenici su otkrili da se u genomima kralježnjaka kao što su riba, ali ne i genoma beskralježnjaka, kao što su voćne muhe ili čajovi od octa, mogu naći i više od 2500 gena (šestina cjelokupnog njegovog genoma). Znači ovdje, tvrde znanstvenici, mogu biti neki od gena koji nas postavljaju pored kralježnjaka.

Ali u posljednjih nekoliko godina, evolucijski biolozi također su zainteresirani za gena koji su nestali. Mutacije koje izbrisavaju gene vrlo su razumljive. Genet se u početku može ugasiti zbog nekih mutacija koje onemogućuju. Kasnije, kroz nesreću kopiranja, gen se može potpuno izrezati iz genoma. Ove brisanja mogu biti razorne, uzrokujući brzu smrt ili dugu agonizirajuću bolest. No, u nekim slučajevima gubitak se može podnijeti. Pojedinci uspijevaju preživjeti bez gena, a tijekom vremena sve više i više pojavljuju, sve dok genski nestanak ne nestane iz ove vrste.

Genetski gubitak je osobito važan u evoluciji parazita i mutualista koji žive unutar naših stanica. Ovisi o našem preživljavanju, na primjer, o bakterijama koje konzumiraju kisik koje su nasirale naše stanice oko 2 milijarde godina i postale mitohondrije. Usporedbe s njihovim slobodnim ženama pokazale su da mitohondrije izgubili veliku većinu svojih gena, zadržavajući samo na nekolicini kojoj je još uvijek potrebno da zadrže svoj kraj simbiotskih pogodaka s njihovim domaćinima (nama). Gubitak gena zapravo može biti prednost organizmu koji živi u domaćinu koji ima vlastite gene koji proizvode proteine ​​koji služe istoj funkciji kao i njegovu vlastitu. Od rođaka mitohondrija je također uklonjen, ali iz drugog razloga. Rickettsia, uzrok tifusa, može živjeti samo unutar stanica, ali je smrtonosni patogen, a ne korisni mutualist.

Ali slobodni živi organizmi su izgubili svoj vlastiti fer udio gena, a oni koji to zanemaruju mogu pogrešno čitati povijest života. Slučaj u točki: Bakterije mogu stjecati gene ne samo kroz nasljedstvo, kao i mi, već ih grabljivom od drugih bakterija. (Zamislite da se netko DNK stekne rukom, a vaše se oči okreću od plave do smeđe boje.) Znanstvenici raspravljaju o tome kako su važna ova dva puta evolucije za mikrobe. Obavljaju li samo nekoliko manjih gena, ili mogu zamijeniti samu jezgru svog genoma?

Neka nova istraživanja upućuju na činjenicu da je velik dio dokaza za trgovanje genom gena zapravo iluzija stvorena izgubljenim genima. Razmislite o analozi kuharica. Zamislite da je neka obitelj u nekom udaljenom selu davno razvila recept za juhu borovnice. Oni recept čuvaju tajnu, predaju kopije receptu samo svojoj djeci. S vremenom se djeca presele u okolna sela, uzimajući recept s njima i predajući je svojoj djeci. Ali postupno ga gube neke grane obitelji, možda u kuhinjskim požarima ili slučajno bacajući u smeće. Mnogo generacija kasnije, uzmi anketu, snimite tko još ima kopiju receptu za juhu borovnice. Otkrijete da je većina ljudi koji ga imaju žive u blizini jedno drugome, u neposrednoj blizini predskoga sela. Ali tu su i izolirane obitelji razbacane ovdje i tamo koje također imaju kopije iste recepture. Mogli biste pretpostaviti da je u tim slučajevima vladavina tajnosti bila slomljena, a članovi obitelji prenijeli kopije receptu strancima. Samo razumijevanjem tko ga je izgubio, možete li vidjeti da je vladavina bila prihvaćena.

Bakterije, međutim, nemaju monopola na gubitak gena, kao što novo izvješće u Current Biology postaje jasno. Australski biolozi izvijestili su o proučavanju genoma koralja. Koralji pripadaju jednoj od najstarijih loza životinjskog carstva (phylum poznat kao Cnidaria, koji također uključuje meduze i morske anemone). Cnidari su ostavili fosile prije gotovo 600 milijuna godina, desetke milijuna prije prvog fosila mnogih drugih životinjskih skupina. Također su biološki jednostavniji od većine drugih životinja. Nedostaju im mozak ili složeni senzorni organi, oslanjajući se na živce koji tvore jednostavne mreže. Oni nemaju usta i crijeva koja trče s jednog kraja tijela na drugo. Tek nakon što su samostalno razgranati Cnidarians, nove životinje su se pojavile s glavama i repovima, s različitim vrstama osjetilnih organa i neurona, s mišićima za kupanje i burrowing, te s mnogim drugim tkivima. Australski biolozi odlučili su da bi bilo zanimljivo usporediti genom koralja ( Acropora millepora, koralj na slici ovdje) genomima životinja na mlađim granama životinjskog drveta. Oni su uspoređivali svoj genom s onima iz oba beskralježnja (voćnih mušica i crnih octa) i kralježnjaka (ljudi).

Od 1376 gena koje su australski znanstvenici promatrali u koralju, pronašli su 492 šibice u ostalim životinjama. Ali sveukupno, ove su utakmice bile daleko više nalik ljudskim genima nego mušicama i crvima. Zapravo, 58 gena koralja (11%) može se naći samo u ljudskom genomu i nigdje se ne nalaze u drugim životinjama. Drugim riječima, značajan komad gena koji su postojali u najranijim životinjama izgubljeni su u mušicama i ocima od octa, dok su preživjeli u koraljima i ljudima. Ovi izgubljeni geni mogu promijeniti način na koji znanstvenici razumiju evoluciju životinja. Istraživači koji su koristili genom Ciona da identificiraju nove generacije kralježnjaka koristili su samo voćne muhe i ocatne crve kao usporedbe. U stvari, mnogi od tih gena možda nemaju toliko toga da imaju veze s porastom kralješnjaka. Naše traženje onoga što nas čini posebnim morat će se okrenuti drugdje.

Zašto vrsta gubi geni i kakvi učinci imaju gubitak na njihovu buduću evoluciju? Na primjer, zagonetna je činjenica da ljudi i koralji još uvijek nose gene koji moraju dati 600 milijuna godina ili više - geni koji su blisko uključeni u razvoj embrija, a ipak voćnih mušica i crnih octa (i vjerojatno mnogi drugi beskralježnjaci) napreduju bez njih. Genetičar Maynard Olson je predložio da gubljenje gena nije samo mutacijska organizma koja može naučiti živjeti, kao što je to, ali zapravo može ponuditi veliki napredak. Prema njegovoj "manje je više" hipoteza, gubljenje gena može otvoriti novu ekološku nišu koju predaka životinja nikad ne bi mogla uživati.

Olson ističe da divlji miševi imaju sat koji prepoznaje promjenjivu duljinu dana tijekom godišnjih doba i koristi te informacije da kontroliraju kad mogu imati bebe. Lab miševi su izgubili ovaj sat, dopuštajući im da se pasmina tijekom cijele godine u nepromjenjivom okruženju. "Manje je više" moglo bi biti razlog zbog kojeg mnoge životinje poput voćnih mušica i crnih octa su izgubili toliko mnogo gena. To također može biti jedna od stvari koja nas čini ljudima jedinstvenima. Usporedba između ljudi i miševa, na primjer, pokazuje da je izgubljeno 2% gena našeg zajedničkog pretka koji je živio prije nekih 100 milijuna godina. Bliži pogled naših neposrednih rođaka - majmuna - pokazuje da mi nedostaje posebno važan gen, koji čini molekulu koja proučava površinu njihovih stanica. To je osobito uobičajeno na njihovim neuronima. I znatno, čini se da su naši preci izgubili gen prije 1, 5 milijarde godina, upravo u vrijeme kada su se naši mozgovi dramatično proširili. Znanstvenici nagađaju kako je prisutnost ove površinske molekule na neki način zadržala evoluciju složenijih mozga. Tek kad je nestalo, naši preci mogli bi istražiti svoj puni evolutivni potencijal. Izgubite gen i otvorite novi svijet.


Zanimljivi Članci

Još jedna velika sunčeva svjetlost

Još jedna velika sunčeva svjetlost

U 03:48 UT 9. kolovoza (ranije danas, dok pišem ovo) Sunce je izbile još jedan bljesak, najveći dio tog ciklusa do sada. Vidio je orbitirajući solarni dinamički opservatorij: [Kliknite na ensolarnate.] Ova slika pokazuje Sunce u krajnjem ultraljubičastom zraku; Sunčeve pjege su svijetle na ovoj valnoj duljini, a bljesak je prilično očigledan! Došlo j

Živjeli rođaci Ötzi the Iceman mumija pronađeni u Austriji

Živjeli rođaci Ötzi the Iceman mumija pronađeni u Austriji

Iako je Ötzi Iceman umrla 5.300 godina, njegovo se naslijeđe još uvijek udaljava u novoosnovanim živućim rođacima. Istraživači su otkrili članove obitelji provođenjem DNK testova na krvi doniranoj od strane 3.700 ljudi u zapadnoj Austriji, nedaleko od Alpa, gdje je Ötzi pronađen kako se topi iz ledenjaka 1991. godine. Re

Ako postoji život na Marsu, kako bismo ga trebali postupati?

Ako postoji život na Marsu, kako bismo ga trebali postupati?

NASA-in glavni znanstvenik nedavno je najavio da ". imat ćemo snažne naznake života izvan Zemlje u roku od deset godina, i mislim da ćemo imati konačne dokaze u roku od 20 do 30 godina. "Takvo bi otkriće bilo jasno kao jedno od najvažnijih u ljudskom povijesti i odmah otvoriti niz složenih društvenih i moralnih pitanja. Jedna o

Koristeći Sunčevu svjetlost kako bi napravio protupožarni gorivo i zraku koji se može disati

Koristeći Sunčevu svjetlost kako bi napravio protupožarni gorivo i zraku koji se može disati

Prostorstvo je poput backpackinga. Ako ne možete utopiti zalihe poput hrane i vode na putu, koliko je moguće putovati ograničeno je koliko možete nositi. I u svemiru morate brinuti o tome da imate dovoljno goriva za vašu letjelicu i zrak koji vam može disati za vašu posadu. To je razlog zašto neki istraživači gledaju na tehnologiju koju nazivaju umjetnom fotosintezom - način iskorištavanja svjetla Sunca da stvori gorivo i zrak koji može prozračiti duže poslove. Taj bi sustav

EPO: Doping droga čini neželjeni povratak na bicikl

EPO: Doping droga čini neželjeni povratak na bicikl

Nakon godina odbijanja, Floyd Landis - biciklist koji je bio oslobođen od svojeg pobjedničkog naslova na Tour de France 2006. godine nakon što nije proveo test na droge - priznao je prošlog tjedna da je uzeo lijekove koji pojačavaju performanse. I njegovo priznanje izaziva promjenu, dijelom zbog toga što je također povezao bivšeg suigrača Lancea Armstronga, sedam puta pobjednika Tour de Francea (Armstrong poriče optužbu), a djelomice zbog posebnih lijekova koji je preuzeo: G. Landis je

Čitanje svinjetine uma - na koži

Čitanje svinjetine uma - na koži

Šteta sipe koja pokušava igrati poker. Tamo gdje se ljudi mogu bljesnuti kada su neugodno ili bijeli kad se plaše, sefovi svoje misli na svojim kožama nose znatno doslovce. Naše promjene u boji uzrokuju ništa više od promjena u krvi koja teče točno ispod naše kože, i to je slaba oznaka onoga što su naše stvarne misli. Sulo, za ra