Горизонтальный перенос генов: Обычная эволюция это ерунда по сравнению с тем, как нас могут случайно изменить одноклеточные и вирусы
На школьных уроках биологии нас учат довольно обыденным вещам: дети-родители, линейная эволюция от простого к сложному, законы Менделя... Да только вот все забывают штуку, без которой жизнь на планете была бы невозможна в современном виде — горизонтальный перенос генов!
Ох уж эти ГМО животные! Говорили бабушки, что до добра это не доведёт!
Начнём с начала: существует два способа передачи генов: вертикальный и горизонтальный.
Первый — самый распространенный среди многоклеточных существ, самый привычный, изученный и... самый медленный. При таком механизме наследственная информация передаётся от родителей к потомкам напрямую, и вся эволюция построена на мутациях в различных генах. При комбинировании родительских ДНК в момент зачатия эти мутации наслаиваются и комбинируются, но, как правило, — их количество невелико. Поэтому новый организм будет очень похож на исходные формы. От осинки не родятся апельсинки, как говорится.
Ну что, ребят, поделимся?
Второй способ — горизонтальный перенос генов. По его итогу не то что апельсинки получаются, а сок мультифрукт сразу в тетрапакетах на дереве! Учёные до сих пор бьются над разгадкой отдельных феноменов этого механизма, но сама суть заключается в том, что организм получает наследственную информацию от какого-то чужого источника. Порой даже не своего вида!
Странные у биологов кубики Рубика...
Этому процессу подвержены все живые организмы, но проще всего изучать его на бактериях. К тому же все мы когда-то были одноклеточными, так что понимание механизма у братьев наших меньших может пролить свет и на нас самих. У бактерий горизонтальный перенос генов происходит минимум в трёх случаях.
Первый — во время конъюгации, или так называемого полового размножения бактерий. Две клетки соединяются белковыми мостиками, через которые происходит обмен определёнными частями ДНК. И вот уже один организм обладает способностями другого — безо всяких ваших эволюций.
Уберите детей от экрана, здесь вообще-то конъюгация происходит!
Второй случай называется трансдукция. Он происходит не нарочно, а вследствие «болезни» бактерии, когда патогенный вирус внедряется и разрушает её клетку. Вирус размножается внутри бактерии, создавая множество своих копий. Но иногда в новых вирусных частицах могут сохраняться обрывки ДНК погибшей бактериальной клетки. Попадая в другие бактерии, такие вирусы приносят не болезни, а новые гены.
Я пришёл с миром! Принёс вам новые гены, а не болезнь! Пустите меня в свой организм, пожалуйста!
Третий случай обусловлен критическим состоянием окружающей среды. Когда становится совсем худо, бактерии начинают затягивать внутрь себя различные обрывки чужеродных ДНК и встраивать их в свой геном.
Выбирает гены, как мы морковку в магазине. Удобно!
Как регулируются механизмы выбора пока непонятно, однако результаты потрясают. Генномодифицированные бактерии могут получить полную устойчивость к антибиотикам или, например, из безобидного товарища превратиться в жуткого заразного монстра. Но не только бактерии способны получать и отдавать ДНК. Горизонтальный перенос генов позволяет развиваться организмам квантовыми скачками. Получать те плюшки, которых у животного никогда не было.
Три способа наглядно: 1. Трансдукция. 2. Конъюгация. 3. Внедрение ДНК из окружающей среды.
Например, кофейный жук-мотылёк откуда-то получил уникальный ген HhMAN1, который помогает ему расщеплять галактоманнан. За счёт этого букаха способна есть и переваривать кофейные зёрна. Но у родственных насекомых даже близко нет адаптаций к этой еде! И гена, соответственно, тоже.
Вот такая порция кофе мне нужна для того, чтобы раздуплиться утром.
Да что там жуки! Мы с вами тоже активно заимствуем чужие гены. Учёные предполагают, что более 120 генов люди получили путём их горизонтального переноса. Например, ген HAS1, отвечающий за выработку гиалуроновой кислоты, вообще ближе... к грибам, чем к другим многоклеточным. источник