https://frosthead.com

Gen-gen yang melintasi spesis boleh menceritakan semula persefahaman kami tentang evolusi

Di manakah anda mendapat gen anda?

Jawapan yang jelas adalah dari ibu bapa anda, yang telur dan sperma menyatu untuk mewujudkan gabungan unik bahan genetik yang membuat anda, anda. Tetapi penyelidikan baru yang mengejutkan melontarkan perengkuh ke dalam kisah yang terkenal itu: Ternyata banyak bahan genetik yang terdapat pada manusia sebenarnya melonjak dari spesies lain pada masa lalu, dan proses ini mungkin menjadi pemacu utama evolusi dalam haiwan dari platip kepada manusia.

Menurut para penyelidik, idea bahawa sejumlah besar pemindahan DNA secara mendatar, bukannya secara vertikal, dapat mengubah pemahaman kita tentang bagaimana manusia dan binatang lain menjadi. "Ia menunjukkan bahawa DNA asing ini yang boleh datang dari mana-mana boleh berakhir di dalam kita dan mula mengubah keadaan, " kata Atma Ivancevic, penyelidik pasca kedoktoran dalam bioinformatik di University of Adelaide di Australia dan penulis utama kajian baru-baru ini diterbitkan dalam Genome Biology .

Mari bermula pada mulanya. Pertama, gen melompat tidak benar-benar gen. Mereka adalah unsur gen yang boleh ditransportasi, bahan genetik bukan pengekodan yang terletak di antara gen. Manusia dikemas dengan bahan-lebih daripada separuh daripada genom kita yang terdiri daripada unsur-unsur transposable-tetapi banyak yang sebenarnya dilakukannya masih misteri. "Peranannya nampaknya meniru dirinya sendiri, " kata Ivancevic.

Penyelia David Adelson, Ivancevic di University of Adelaide dan pengarang penulis pada kertas itu, sebelum ini menerbitkan penyelidikan mendapati bahawa unsur-unsur transposable yang dipanggil Bovine-B (BovB) melompat di sekeliling haiwan sebagai pelbagai seperti badak, kadal dan platipus. Untuk melihat apa yang sedang terjadi, pasukan mencari BovBs dan satu lagi elemen transposable yang dipanggil L1 dalam genom 759 spesies haiwan, tumbuh-tumbuhan dan kulat yang genom yang dipetakan sepenuhnya sudah sedia dalam talian.

"Kami mahu menanam lebih banyak cahaya dan melihat jika kita dapat memahami mengapa mereka bergerak di dalam genom dan sejauh mana mereka dapat menyebarkannya, " kata Ivancevic. "Kami cuba mencari unsur-unsur yang serupa antara spesies yang sangat jauh."

Memandangkan mereka tahu bahawa elemen BovB boleh memindahkan antara spesis, mereka mengesan jenis bahan genetik terlebih dahulu. Mereka menemui beberapa bedfellows aneh: beberapa BovBs telah dipindahkan sekurang-kurangnya dua kali antara katak dan kelawar, dan Ivancevic mengatakan BovBs yang berasal dari ular terdiri sekurang-kurangnya 25 peratus daripada genom lembu dan biri-biri.

Mereka juga mengesan unsur L1, yang membentuk kira-kira 17 peratus daripada genom manusia dan mungkin lebih tua daripada elemen BovB, menurut Ivancevic. Mereka mendapati buat kali pertama bahawa L1 juga boleh dipindahkan secara mendatar: mereka hadir dalam banyak spesies haiwan dan tumbuhan, dan semua mamalia yang mereka periksa selain platipus dan echidna (hanya dua mamalia bertelur, atau monotrem, hidup di atas planet ini).

Ini membawa pasukan untuk menyimpulkan bahawa unsur-unsur transposable mungkin tidak pernah hadir dalam monotremes-sebaliknya, mereka mesti melompat ke nenek moyang yang sama antara mamalia yang lain antara 160 dan 191 juta tahun yang lalu.

Ivancevic walaupun mempunyai mekanisme dalam fikiran. Secara kritis, BovBs juga terdapat di perosak seperti bug dan lintah, sementara L1 didapati dalam parasit akuatik seperti cacing laut dan tiram. Ini mengetuai Ivancevic dan rakan-rakannya untuk mempercayai bahawa unsur-unsur transposable boleh memasuki DNA makhluk yang pelbagai dengan menggunakan parasit ini, atau makhluk lain yang menghisap darah seperti kutu atau nyamuk, sebagai kenderaan mereka.

Lengan juga boleh memainkan peranan. Unsur-unsur transposable tidak aktif dalam banyak spesies kelawar buah, yang mungkin disebabkan oleh diet serangga mereka yang membuat mereka sangat terdedah kepada pemindahan genetik mendatar. Dengan kata lain, kelawar kelihatan seolah-olah telah mengembangkan keupayaan untuk menindas unsur-unsur ini di dalam badan mereka sendiri-sementara pada masa yang sama bertindak sebagai tuan rumah yang mampu memindahkannya ke spesies lain.

Bukan semua unsur-unsur transposable ini sememangnya buruk. Nota Ivancevic bahawa walaupun L1s mungkin berkaitan dengan kanser atau gangguan neurologi seperti skizofrenia, unsur-unsur transposable lain juga mungkin terlibat dalam pembentukan plasenta atau membantu sistem imun. "Kami mempunyai bukti bahawa mereka melakukan perkara yang baik dan buruk, hampir tidak sengaja, " katanya, sambil menambah bahawa banyak L1 dalam manusia juga tidak aktif. "Ia hampir seperti genom cuba menggunakannya, atau senyap kepada kesannya sendiri."

Chiara Boschetti, pensyarah sains biologi di University of Plymouth di UK yang mengkaji pemindahan gen mendatar, mengatakan bahawa kajian semacam ini menunjukkan bahawa apa yang digunakan saintis untuk mempertimbangkan unsur "sampah" sebenarnya boleh memainkan peranan penting dalam fungsi atau peraturan gen. Dalam beberapa kes, ia juga boleh mempengaruhi bagaimana DNA dibahagikan atau direplikasi, dan bagaimana kromosom berfungsi.

"Saya fikir ia mempunyai potensi mengubah entiti genom penerima, " kata Boschetti, yang tidak terlibat dalam kerja Ivancevic. "Ia sangat mungkin ada kesan." Dia menambah bahawa penyelidikan baru membuka soalan-soalan baru, seperti berapa cepat pemindahan unsur transposable ini, dan bagaimana aktifnya dalam genom.

Para saintis telah lama mengetahui bahawa bahan genetik boleh dilalui antara bakteria secara mendatar; ini adalah bagaimana mereka membangunkan rintangan antibiotik begitu cepat. Tetapi penemuan bahawa organisma yang lebih kompleks juga melakukan ini menjadi lebih penting, dan mendorong lebih banyak penyelidikan ke dalam konsep warisan genetik, katanya. "Ia agak sejuk, " katanya. Ia menambahkan unsur dinamik rawak kepada segalanya.

Gen-gen yang melintasi spesis boleh menceritakan semula persefahaman kami tentang evolusi