Откъде черпите гените си?
Очевидният отговор е от вашите родители, чиито яйцеклетка и сперма са слети, за да създадат уникалната комбинация от генетичен материал, който ви прави, вие. Но изненадващо ново изследване хвърля гаечен ключ към тази добре позната история: Оказва се, че големи количества генетичен материал, открити при хората, всъщност са скочили от други видове някъде в миналото и този процес може да е основен двигател на еволюцията при животни от платипуси за хората.
Според изследователите идеята, че значително количество ДНК се прехвърля хоризонтално, а не вертикално, би могло да промени нашето разбиране за това как са станали хората и другите животни. „Това показва, че тази чужда ДНК, която би могла да дойде отвсякъде, може по някакъв начин да се озове в нас и да започне да променя нещата“, казва Атма Иванчевич, докторантура по биоинформатика в Университета в Аделаида в Австралия и водещ автор на изследване наскоро публикуван в генома биология .
Нека започнем в началото. Първо, скачащите гени всъщност не са гени. Те са транспонируеми генни елементи, некодиращият генетичен материал, който седи между гените. Хората са пълни с нещата - повече от половината от нашия геном е съставен от преносими елементи - но много от това, което всъщност прави, все още е загадка. „Едната му роля изглежда е да се възпроизведе, доколкото може“, казва Иванчевич.
Дейвид Аделсън, ръководител на Иванчевич в Университета в Аделаида и съавтор на хартията, преди това публикува проучване, установяващо, че преносимите елементи, наречени Bovine-B (BovB), скачат сред животни, толкова разнообразни, колкото носорози, гущери и платипуси. За да види какво е gonig, екипът потърси BovBs и друг транспонируем елемент, наречен L1, в геномите на 759 вида животни, растения и гъби, чиито напълно картографирани геноми вече са достъпни онлайн.
„Искахме да хвърлим малко повече светлина и да видим дали можем да разберем защо се движат в генома и докъде могат да се разпространяват“, казва Иванчевич. "Опитахме се да търсим подобни съвпадения на елементи между много далечни видове."
Тъй като знаеха, че BovB елементите могат да се прехвърлят между видовете, те първо проследяха този тип генетичен материал. Те откриха някои странни съселяни: някои BovBs бяха прехвърлили най-малко два пъти между жаби и прилепи, а Иванчевич казва, че BovBs са произлезли от змии, съставляващи поне 25 процента от генома на крави и овце.
Те също така проследяват L1 елементи, които съставляват около 17 процента от човешкия геном и вероятно са много по-стари от BovB елементи, според Иванчевич. Те откриха за първи път, че L1s също може да бъде прехвърлен хоризонтално: те присъстваха в много животински и растителни видове и всички бозайници, които те изследваха освен платипус и ехидна (единствените два бозайника, снасящи яйца, или монотреми, живи на планетата).
Това накара екипа да заключи, че транспонируемите елементи вероятно никога не са присъствали в монотрейми - вместо това те трябва да скочат в общ прародител на останалите бозайници преди 160 и 191 милиона години.
Иванчевич дори има механизъм в ума. Критично е, че BovBs са открити и при вредители като дървеници и пиявици, докато L1 са открити при водни паразити като морски червеи и стриди. Това накара Иванчевич и нейните колеги да вярват, че транспонируемите елементи могат да влязат в ДНК на различни същества, използвайки тези паразити или други кръвосмучащи същества като кърлежи или комари като свои превозни средства.
Прилепите също могат да играят роля. Транспонируемите елементи са неактивни при много видове плодови прилепи, което може да се дължи на факта, че диетата им с насекоми ги прави особено податливи на хоризонтален генетичен трансфер. С други думи, прилепите изглежда са развили повишена способност да потискат този вид елементи вътре в собствените си тела - като в същото време действат като домакини, способни да ги прехвърлят на други видове.
Не че всички тези преносими елементи са по своята същност лоши. Иванчевич отбелязва, че макар L1 да е свързан с рак или неврологични разстройства като шизофрения, други транспонируеми елементи също могат да участват във формирането на плацентата или да подпомагат имунната система. „Имаме доказателства, че вършат добри и лоши неща, почти случайно“, казва тя и добавя, че много от L1s при хората също са неактивни. "Това е почти като геномът се опитва да ги използва или да ги заглуши по свой собствен начин."
Chiara Boschetti, преподавател по биологични науки в Университета в Плимут във Великобритания, която изучава хоризонтален трансфер на ген, казва, че този вид проучване показва, че това, което учените са използвали за разглеждане на „боклуци“ елементи, всъщност може да играе важна роля във функцията или регулирането на гени. В някои случаи може дори да повлияе как се разделя или репликира ДНК и как работят хромозомите.
„Мисля, че има потенциал по някакъв начин да промени генома на реципиента“, казва Бошети, който не е участвал в работата на Иванчевич. „Много е вероятно да има ефекти.“ Тя добавя, че новото изследване отваря нови въпроси, като например колко бързо се прехвърлят тези транспонируеми елементи и колко активни са те в геномите.
Учените отдавна знаят, че генетичният материал може да се предава между бактериите хоризонтално; по този начин те развиват антибиотична резистентност толкова бързо. Но откритието, че по-сложните организми също правят това, става все по-важно и налага повече изследвания на концепцията за генетично наследяване, казва тя. „Донякъде е готино по някакъв начин, казва тя, „ добавя произволен динамичен елемент към всичко “.