211service.com
Nauji įkalčiai, kaip vystėsi primatai
Maždaug prieš aštuonis – dvylika milijonų metų žmonių, šimpanzių ir orangutanų evoliucinis protėvis, atrodo, patyrė evoliucijos pliūpsnį, kurį lėmė pasikartojančios DNR sekos. Šis genetinių pokyčių mechanizmas, kuris neseniai buvo pradėtas moksliškai išnagrinėti, galėjo suteikti primatams evoliucinio lankstumo, kuris paskatino įvairių didžiųjų beždžionių rūšių, įskaitant žmones, vystymąsi.
Darvino malonumas: Lygindami žmonių, šimpanzių, makakų beždžionių ir orangutanų genomus (nuotraukoje pagal laikrodžio rodyklę), mokslininkai išsiaiškino, kad didžiosios beždžionės giminės, kuriai priklauso ir žmonės, protėvis maždaug prieš 12 milijonų metų patyrė evoliucijos pliūpsnį. Šiandien prieš 200 metų gimęs Charlesas Darwinas (nuotraukoje apačioje dešinėje) būtų didžiavęsis.
Kai DNR atkarpa per klaidą dubliuojama, prie genomo pridedamos papildomos to regiono geno ar genų kopijos; tada tie genai gali mutuoti atskirai. Dvigubai yra tikrai svarbūs evoliuciniu požiūriu, nes jie suteikia daug genomo variacijų, sako Tomas Marques-Bonet , mokslininkas Evano Eichlerio laboratorija Vašingtono universitete Sietle, kuris vadovavo tyrimui. Šie regionai sparčiai vystosi.
Dauguma žmonių ir kitų primatų genetinio panašumo įvertinimų buvo sutelkti į vienos raidės genomo pokyčius, kaip pagrindinį evoliucinių pokyčių pagrindą. Tačiau mokslininkai dabar atranda struktūrinių genomo pokyčių svarbą, įskaitant 1000–100 000 raidžių ilgio DNR segmentų ištrynimus arba dubliavimą. Šiuos regionus riboja pasikartojantys ruožai, kurie, kaip manoma, sukelia ląstelių DNR replikacijos proceso klaidas, todėl genai dubliuojasi.
Tik neseniai turėjome sekos duomenis ir genominius įrankius, kad galėtume tai ištirti ir suprasti jos vaidmenį evoliucijos istorijoje. Džordžas Peris , Čikagos universiteto mokslininkas, kuris tyrime nedalyvavo. Šimpanzės genomas buvo išleistas 2005 m., o orangutanų ir makakų genomo projektai tęsiami. Be to, dabar mokslininkai gali sukurti pagal užsakymą sukurtas genų mikromasyvas, kad būtų galima greitai aptikti daugybę specifinių pasikartojimų.
Marques-Bonet ir jo kolegos išanalizavo keturių primatų rūšių genomo seką: žmonių, šimpanzių, orangutanų ir makakų. Žmonės, šimpanzės ir orangutanai kilę iš Afrikos didžiųjų beždžionių giminės, turinčios bendrą protėvį maždaug prieš 12 milijonų metų, o makakos, priskiriamos senojo pasaulio beždžionėms, atsiskyrė nuo bendrosios primatų giminės daugiau nei prieš 25 milijonus metų. Remiantis šiandien žurnale paskelbtais tyrimais, mokslininkai, lygindami DNR dubliavimosi sritis genomo sekoje, nustatė, kad dubliavimosi greitis padidėjo prieš pat orangutanams atsiskyrus nuo medžio, o antrasis sprogimas prieš šimpanzių ir žmonių išsiskyrimą. Gamta . Šis padidėjimas įvyko net mažėjant vienos raidės pakeitimų dažniui.
Mokslininkai nesiryžta spėlioti, kaip tiksliai padidėjo dubliavimosi greitis žmonių ir šimpanzių giminėje ir kaip tai paveikė žmogaus evoliuciją. Pavyzdžiui, dar neaišku, ar per šį laikotarpį įvykę dubliavimai suteikė evoliucinį pranašumą jų nešėjams. Manome, kad dubliavimas daro genomą dinamiškesnį, sako Marques-Bonet. Tačiau dinamiškas genomas sukuria abi medalio puses: šie pertvarkymai gali būti naudingi arba gali būti susiję su liga. Naujausi tyrimai rodo, kad žmogaus genomo dubliavimasis turi įtakos įvairioms ligoms, įskaitant autizmą, šizofreniją ir protinį atsilikimą.
Taip pat neaišku, ar šimpanzės ir žmogaus protėvio pagreitis yra unikalus. Šios pagrindinės mutacijų rūšys vyksta mažiausiai 90 milijonų metų, sako Nickas Pattersonas, Broad instituto genetikas Kembridže, MA. Kyla klausimas, ar tame, kas įvyko žmonių giminėje, yra kažkas neįprasto; Abejoju, kad turime pakankamai duomenų, kad galėtume į tai atsakyti. Tokiam palyginimui reikės daugelio susijusių žinduolių rūšių genomo sekų.
Tikėtina, kad dubliavimas turi labai skirtingas evoliucines savybes nei vienos raidės pakeitimai. Abu kyla dėl klaidų molekuliniame lygmenyje, kurios gali arba padėti, arba pakenkti, arba nieko nedaryti reprodukciniam organizmo tinkamumui. Dauguma vienos raidės pakeitimų patenka į neutralią kategoriją. Tačiau kadangi dubliuojantys pokyčiai dažnai padidina geno kopijų skaičių ir taip potencialiai padidina geno gaminamo baltymo koncentraciją, jie labiau linkę paveikti nešiklį.
Be to, nors vienos raidės pakeitimai gali paversti konkretų baltymą daugiau ar mažiau veiksmingu, šiek tiek pakeitus jo struktūrą, dubliavimas, sukuriantis papildomas konkrečių genų kopijas, atlaisvina naujas kopijas, kad būtų sukurta visiškai nauja paskirtis. Turite dvi kopijas, kurios gali skirtis viena nuo kitos, sako Perry. Tada viena kopija gali patirti mutaciją ir įgyti naują funkciją, kuri gali būti svarbi to organizmo biologijai. Pavyzdžiui, primatų spalvų matymas atsirado dėl regėjimo pigmento geno dubliavimo. Atlikdami tokią analizę, sako Perry, galime pradėti identifikuoti kitus genus, būdingus skirtingoms linijoms, ir tada ištirti galimą jų poveikį šių rūšių biologijai.
Daugumą tyrime analizuotų pasikartojimų – daugiau nei 80 procentų – dalijasi žmonės, šimpanzės ir gorilos. Tačiau genai pasikartojančiuose regionuose, būdinguose tik žmonėms, daugiausia yra tie, kurie dar nebuvo apibūdinti. Mes radome daugiau nei 30 genų, kurie dubliuojasi tik žmonėms, sako Marques-Bonet. Bet mes vis dar nežinome, ką jie daro.