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

 
А. Панчин
«Сумма биотехнологии». Глава из книги


И. Левонтина
«О чем речь». Главы из книги


Ч. Уилан
«Голая статистика». Главы из книги


Интервью М. Гельфанда с С. Шлосманом
«Замечательная статья» значит только то, что она содержит замечательный результат


П. Лекутер, Д. Берресон
«Пуговицы Наполеона». Глава из книги


Д. Вибе
Телескопы с жидкими линзами: как это работает


А. Паевский
Ближайший космос. Быстрее. Лучше. Дешевле


Р. Фишман
Прионы: смертоносные молекулы-зомби


Д. Мамонтов
Торий: спасет ли он планету от энергетического кризиса?


Р. Эспарза, Р. Фишман
Марс: научный гид







Главная / Новости науки версия для печати

Для эукариот более важны гены, полученные от архебактерий


Дрожжи Saccharomyces cerevisiae: желтые пятна — это след отпочковавшейся дочерней клетки. В эукариотической клетке дрожжей имеется 6704 гена, из них 2460 имеют прокариотическое происхождение. Среди «прокариотных» генов 952 — эубактериальные гомологи, а 216 — архейные гомологи. Фото с сайта www.microbiologyonline.org.uk
Дрожжи Saccharomyces cerevisiae: желтые пятна — это след отпочковавшейся дочерней клетки. В эукариотической клетке дрожжей имеется 6704 гена, из них 2460 имеют прокариотическое происхождение. Среди «прокариотных» генов 952 — эубактериальные гомологи, а 216 — архейные гомологи. Фото с сайта www.microbiologyonline.org.uk

Сравнение двух групп генов дрожжей — унаследованных от архейных предков и от эубактериальных — выявило, что по всем показателям гены архейных предков более значимы для жизнеобеспечения клеток дрожжей. Ученые доказали, что более высокая значимость архейных генов не зависит от их функций: и информационные гены (связанные с переносом информации от ДНК к белкам), и операционные гены (связанные с метаболизмом) архейного происхождения более важны для клетки, чем гены эубактериального происхождения. Этот пример показывает, что эволюция вынуждена не только приспосабливать организм к сиюминутной окружающей обстановке, но и тащить в будущее историческое наследие вымерших поколений; свойства предковых организмов проявляются даже и в работе генов.

Сейчас гипотеза о симбиотическом происхождении эукариот признана большинством биологов. Различаются детали сценария происхождения эукариот: в какой очередности выступают эубактерии и архебактерии, кто из них играет заглавную роль и как развиваются дальнейшие эволюционные события после объединения усилий этих двух действующих лиц. Один из сюжетов предполагает, что архебактерии постепенно приобретали типичные эукариотические признаки, а после, в придачу к ним, получили удобного бактериального симбионта, взявшего на себя роль клеточной энергетической станции — митохондрии или пластиды. Во второй версии этой пьесы эубактериальный симбионт попадает а архебактериальную клетку, и уже после их слияния клетка начинает приобретать специфичные эукариотические признаки. Так или иначе, ядро эукариотической клетки, помимо своих уникальных генов, содержит производные архебактериальных и эубактериальных генов.

Джеймс Коттон и Джеймс Макинерни (James O. McInerney) из Колледжа Королевы Марии при Лондонском университете и Ирландского национального университета в Мейнуте задались вопросом, какое из этих наследий — архейное или бактериальное (эубактериальное) — более важно для эукариотической клетки. Для ответа они использовали базу данных по генам современных дрожжей — одноклеточного эукариотического организма, на сегодняшний день досконально исследованного. В этой базе данных содержатся сведения о функциях генов, которые были выяснены путем отключения (делеции) того или иного гена. Можно ген изъять из генома и посмотреть, смогут ли клетки без него обходиться. Если клетки без элиминированного гена умирают, то такая делеция будет летальной, если же будут нормально размножаться, то делеция считается нелетальной.

Эта база данных активно используется для различных работ по генетике; в частности, на ее основе были выявлены функции вроде бы неэкспрессирующихся нелетальных генов (см.: Зачем нужны «ненужные» гены, «Элементы», 22.04.2008). Теперь английские генетики разделили гены летальных и нелетальных делеций дрожжей на две группы — производные архейных и эубактериальных генов. Естественно, третью группу составили уникальные эукариотические гены, но не они интересовали исследователей.

Такая простая на первый взгляд группировка дала неожиданные результаты. Среди архейных генов оказалось в 2,5 раза больше летальных делеций, чем среди эубактериальных. Кроме того, экспрессия архейных генов интенсивнее эубактериальных больше чем вдвое. Эти цифры статистически значимы, и мы можем считать их вполне надежными. Конечно, хорошо известно, что работа архейных и эубактериальных генов по существу различна. Архейная группа генов по большей части занята работой с информацией — трансляцией, транскрипцией и репликацией генов, а эубактериальная группа отвечает за метаболизм клетки. Возможно ли, что различия в летальности делеций и уровне экспрессии связаны данной функциональной значимостью для жизнеспособности клетки? Отключи один из метаболических каскадов — вполне возможно, клетка воспользуется имеющимся обходным путем или обойдется без конечного продукта синтеза. Если же отключить одно из звеньев считывания информации, то клетка неминуемо погибнет.

Однако различия в летальности архейных и эубактериальных делеций не зависят от области «работы» гена. Те архейные гены, которые включены в метаболические каскады, также в среднем более летальны, чем эубактериальные коллеги, и наоборот, эубактериальные участники информационной деятельности менее важны для жизнеобеспечения, чем архейные представители.

Таким образом, стало ясно, что архейные гены в клетках дрожжей играют более важную роль, чем эубактериальные, несмотря на меньшее их численное представительство. Биография гена оказывается так же значима для объяснения его жизненной важности (летальности), связей с другими генами, уровня экспрессии и т. д., как и выполняемые им функции. Мы видим, что эволюция вынуждена не только учитывать текущие нужды, порождаемые окружающей обстановкой, но и нести исторический груз прошлых приспособлений.

Источник: James A. Cotton, James O. McInerney. Eukaryotic genes of archaebacterial origin are more important than the more numerous eubacterial genes, irrespective of function // PNAS. October 5, 2010. V. 107. P. 17252–17255.

Елена Наймарк


Комментарии (4)



Последние новости: ГенетикаЭволюцияЕлена Наймарк

22.06
Рыбки-брызгуны хорошо различают человеческие лица
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
8.06
Новые древние остатки людей с острова Флорес говорят о родстве «хоббитов» с эректусами
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
1.06
Половой отбор сделал сперматозоиды дрозофил самыми длинными в мире

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, 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 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