Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Л. Краусс
«Страх физики». Глава из книги


И. Акулич
Идеальный почтовый индекс


А. Бердников
Интерференция в домашних условиях. Плёнки и антиплёнки


Интервью с Л. Марголисом
Леонид Марголис: «Мне всегда было интересно, как клетки разговаривают друг с другом»


А. Иванов
Сибирь и Северная Америка были единым целым более миллиарда лет назад


П. Амнуэль
Одиночество во Вселенной


Р. Фишман
Детективы каменного века


О. Макаров
Животные, которые дарят надежду


Б. Штерн
Шкловский — 100


А. Деревянко, М. Шуньков
Откуда пришел Homo sapiens?







Главная / Новости науки версия для печати

У растений обнаружен межвидовой обмен генами


Между рисом (вверху) и просом (внизу) недавно произошел обмен генетическим материалом, несмотря на то что эти виды разошлись не менее 30 млн лет назад и не могут скрещиваться друг с другом (фото с сайтов www.frontrange.ca и www.rz.uni-karlsruhe.de)
Между рисом (вверху) и просом (внизу) недавно произошел обмен генетическим материалом, несмотря на то что эти виды разошлись не менее 30 млн лет назад и не могут скрещиваться друг с другом (фото с сайтов www.frontrange.ca и www.rz.uni-karlsruhe.de)

Представители разных видов высших растений, не способные к скрещиванию друг с другом, тем не менее могут обмениваться генетическим материалом посредством так называемых мобильных генетических элементов — транспозонов. Об этом свидетельствуют результаты сравнения геномов риса и проса, проведенные группой исследователей из Калифорнийского университета в Беркли (США).

Транспозоны — это участки ДНК, кодирующие один или несколько ферментов и обычно ограниченные с обеих сторон так называемыми концевыми инвертированными повторами (например, agtaaa ... tttact). Эти повторы могут «слипаться» друг с другом на основе принципа комплементарности, при этом транспозон приобретает вид петли, которую легко вырезать из нити ДНК и перенести на новое место. Долгое время считалось, что транспозоны могут перемещаться только в пределах «хозяйского» генома, а другим особям достаются лишь по наследству — от родителей. Однако впоследствии выяснилось, что возможна и горизонтальная передача транспозонов, которые в этом случае ведут себя как вирусы, «заражая» другие организмы.

Горизонтальный перенос генетического материала (не только транспозонов, но и больших участков «нормальной» геномной ДНК) широко распространен в мире прокариот (бактерий и архей). У высших многоклеточных организмов горизонтальный перенос происходит гораздо реже, причем, в отличие от бактерий, он, видимо, может осуществляться только посредством мобильных генетических элементов (вирусов, транспозонов, ретротранспозонов). Несколько таких случаев уже зафиксировано у животных, но у растений обмен генетическим материалом между видами до сих пор не был подтвержден.

Теперь приходится признать, что горизонтальный перенос — общее свойство всего живого. В геномах риса и проса обнаружены практически идентичные транспозоны. Эти виды злаков разошлись 30-60 млн лет назад, и за это время в их геномах накопилось много различий. В последовательностях ДНК транспозонов, однако, различий почти нет. Это нельзя объяснить действием стабилизирующего отбора, отсеивавшего возникающие в транспозоне мутации из-за того, что они понижали жизнеспособность растения. В этом случае в транспозоне накопились бы так называемые синонимичные, или молчащие, мутации — замены нуклеотидов, которые не приводят к замене аминокислоты в кодируемом белке. Этого не наблюдается.

Классическая схема дивергенции по Дарвину имеет вид древа, ветви которого, раз разделившись, уже никогда более не сольются (рис. с сайта macroevolution.narod.ru)
Классическая схема дивергенции по Дарвину имеет вид древа, ветви которого, раз разделившись, уже никогда более не сольются (рис. с сайта macroevolution.narod.ru)

Отсеяв одну за другой все возможные альтернативные гипотезы, исследователи пришли к выводу, что наблюдаемое сходство в последовательности ДНК транспозонов у риса и проса можно объяснить только горизонтальным переносом: один из этих видов сравнительно недавно «заразил» другой своим транспозоном.

Схема эволюции жизни с учетом горизонтального переноса генов (один из возможных вариантов) похожа не на дерево, а на запутанную сеть (из статьи W. F. Doolittle «Phylogenetic Classification and the Universal Tree». Science, 1999. Vol. 284. №5423. P. 2124-2128)
Схема эволюции жизни с учетом горизонтального переноса генов (один из возможных вариантов) похожа не на дерево, а на запутанную сеть (из статьи W. F. Doolittle «Phylogenetic Classification and the Universal Tree». Science, 1999. Vol. 284. №5423. P. 2124-2128)

Этот, казалось бы, не очень значительный факт на самом деле имеет огромное теоретическое и практическое значение. Горизонтальный перенос превращает классическое «эволюционное древо» в «эволюционную сеть» (см. рис.). Внедрение подвижных генетических элементов в разные участки генома может вызывать серьезные изменения в работе близлежащих генов, а активное перемещение их с места на место в пределах генома вызывает вспышки мутагенеза. Гены транспозонов порой играют ключевую роль в возникновении крупных эволюционных новаций (таких, например, как появление плаценты и системы приобретенного иммунитета; см. Древние млекопитающие заразились плацентой, «Элементы», 15.12.2005). Кроме того, возможность обмена подвижными участками генома между видами растений требует более тщательной проверки возможных последствий внедрения генно-модифицированных сельскохозяйственных культур: нужно быть абсолютно уверенными, что искусственно внедренные в геном растений фрагменты ДНК полностью утратили подвижность и ни при каких обстоятельствах не будут бесконтрольно передаваться другим видам — диким или одомашненным.

Источник: X. Diao, M. Freeling, D. Lisch (January 2006). Horizontal Transfer of a Plant Transposon. PLoS Biol 4(1): e5.

См. также:
На что похожа эволюция: на ветвящееся дерево или на сеть?;
С. В. Шестаков. Роль горизонтального переноса генов в эволюции;
В. А. Ратнер, Л. А. Васильева. Мобильные генетические элементы (МГЭ) и эволюция геномов.

Александр Марков


Комментировать



Последние новости: ГенетикаАлександр Марков

11.07
Архаичные гены костных ганоидов разнообразнее, чем у более молодых групп позвоночных
5.07
Биоразнообразие стимулирует собственный рост
28.06
Подростки лучше учатся на положительном опыте, чем на отрицательном
21.06
Кишечная бактерия влияет на социальное поведение мышей
15.06
Получение генов пектиназ от протеобактерий резко ускорило видообразование палочников
14.06
Полиплоидность предков эукариот — ключ к пониманию происхождения митоза и мейоза
10.06
Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет
7.06
Индийская община Бней-Исраэль не может быть одним из десяти потерянных колен
6.06
Промышленный меланизм бабочек получил генетическое объяснение
2.06
Обнаружено фундаментальное сходство между развитием актинии и развитием позвоночных

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия