Mistä saat geenisi?
Selvä vastaus on vanhemmiltasi, joiden muna ja siittiöt sulautuneet luomaan ainutlaatuisen yhdistelmän geneettistä materiaalia, joka tekee sinusta sinut. Mutta yllättävä uusi tutkimus heittää jakoavaimen tähän tunnettuun tarinaan: Osoittautuu, että suuret määrät ihmisissä löydettyä geneettistä materiaalia hyppäsivät joskus aiemmin muista lajeista ja tämä prosessi voi olla merkittävä kasvutyyppisten eläinten evoluution moottori. ihmisille.
Tutkijoiden mukaan ajatus siitä, että merkittävä määrä DNA: ta siirtyy vaakasuoraan eikä pystysuoraan, voisi muuttaa ymmärrystämme siitä, miten ihmiset ja muut eläimet tulivat. "Se osoittaa, että tämä vieraasta DNA: sta, joka olisi voinut tulla mistä tahansa, voisi jotenkin päästä meihin ja alkaa muuttaa asioita", sanoo Atma Ivancevic, Australian Adelaiden yliopiston bioinformatiikan tutkijatohtori ja tutkimuksen pääkirjailija. äskettäin julkaistu Genome Biology .
Aloitetaan alusta. Ensinnäkin hyppygeenit eivät ole oikeasti geenejä. Ne ovat siirrettäviä geenielementtejä, ei-koodaavaa geenimateriaalia, joka istuu geenien välillä. Ihmiset ovat täynnä tavaroita - yli puolet genomistamme koostuu siirrettävistä elementeistä -, mutta paljon siitä, mitä se todella tekee, on edelleen mysteeri. "Sen yksi tehtävä näyttää olevan replikoida itsensä niin paljon kuin pystyy", Ivancevic sanoo.
David Adelson, Ivancevicin Adelaiden yliopiston valvoja ja paperilla ollut avustaja, oli aiemmin julkaissut tutkimuksen, jonka mukaan siirrettävät elementit, nimeltään Bovine-B (BovB), hyppivät ympäriinsä niin monimuotoisissa eläimissä kuin sarvikuonoissa, liskoissa ja platypusissa. Jotta voitaisiin nähdä, missä gonig oli, ryhmä etsi BovB: tä ja toista siirrettävää elementtiä nimeltään L1 759 eläin-, kasvi- ja sienilajin genomista, joiden täysin kartoitetut genomit olivat jo saatavilla verkossa.
"Halusimme valaista lisää valoa ja nähdä, voisimmeko ymmärtää, miksi he liikkuvat genomissa ja kuinka pitkälle ne voivat levitä", Ivancevic sanoo. "Yritimme etsiä samanlaisia elementtien vastaavuuksia hyvin kaukana olevien lajien välillä."
Koska he tiesivät, että BovB-elementit voivat siirtyä lajien välillä, he seurasivat ensin tämän tyyppistä geneettistä materiaalia. He löysivät outoja sängyssä liikkuvia: jotkut BovB: t olivat siirtyneet ainakin kahdesti sammakkojen ja lepakoiden välillä, ja Ivancevic sanoo, että käärmeistä peräisin olevat BovB: t, jotka muodostivat vähintään 25 prosenttia lehmien ja lampaiden genomista.
He seurasivat myös L1-elementtejä, jotka muodostavat noin 17 prosenttia ihmisen genomista ja ovat todennäköisesti paljon vanhempia kuin BovB-elementit, Ivancevicin mukaan. He huomasivat ensimmäistä kertaa, että myös L1: t voivat siirtyä vaakasuoraan: niitä oli läsnä monissa eläin- ja kasvilajeissa ja kaikissa niissä tutkituissa nisäkkäissä, lukuun ottamatta katkarapuja ja echidnaa (ainoat kaksi munivasta nisäkkäästä eli monotreemistä, jotka elävät planeetta).
Tämä johti joukkueen päätelmään, että siirrettäviä elementtejä ei todennäköisesti koskaan esiintynyt monotremeissä - sen sijaan, että heidän on hypätä yhteiseksi esi-isäksi muille nisäkkäille 160–191 miljoonaa vuotta sitten.
Ivancevicilla on jopa mekanismi mielessä. Kriittisesti, BovB: itä löytyi myös tuholaisista, kuten sänkyvirheistä ja iilimaisista, kun taas L1: tä löytyi vesieläimistä, kuten merimatoista ja ostereista. Tämä sai Ivancevicin ja hänen kollegansa uskomaan, että siirrettävät elementit voivat päästä erilaisten olentojen DNA: hon käyttämällä näitä loisia tai muita verta imeviä olentoja, kuten punkkeja tai hyttysiä, ajoneuvoinaan.
Myös lepakoilla voisi olla rooli. Siirrettävät elementit ovat passiivisia monissa hedelmälepalajeissa, mikä voi johtua siitä, että niiden hyönteisten ruokavalio teki niistä erityisen alttiita horisontaaliselle geneettiselle siirtymiselle. Toisin sanoen lepakot näyttävät kehittyneen parempaan kykyyn tukahduttaa tällaisia elementtejä oman kehonsa sisällä - toimiessaan samalla isäntinä, jotka kykenevät siirtämään ne muihin lajeihin.
Ei niin, että kaikki nämä siirrettävät elementit ovat luonnostaan huonoja. Ivancevic huomauttaa, että vaikka L1: t voivat liittyä syöpään tai neurologisiin häiriöihin, kuten skitsofreniaan, muut siirrettävät elementit voivat myös olla mukana istukan muodostumisessa tai auttaa immuunijärjestelmää. "Meillä on todisteita siitä, että he tekevät hyviä ja pahoja asioita, melkein vahingossa", hän sanoo ja lisää, että monet ihmisten L1: t ovat myös passiivisia. "Se on melkein kuin genomi yrittää käyttää niitä hyväkseen tai vaientaa ne omaan tarkoitukseensa."
Ison-Britannian Plymouthin yliopiston biologisten tieteiden luennoitsija Chiara Boschetti, joka tutkii horisontaalista geeninsiirtoa, sanoo, että tällainen tutkimus osoittaa, että mitkä tutkijat käyttivät "roskaa" -elementtejä, voivat tosiasiallisesti olla tärkeässä roolissa geenien toiminnassa tai säätelyssä. geenejä. Joissakin tapauksissa se voi jopa vaikuttaa DNA: n jakautumiseen tai replikoitumiseen ja kromosomien toimintaan.
"Mielestäni sillä on potentiaalia jollakin tavalla muuttaa vastaanottajagenomia", sanoo Boschetti, joka ei ollut mukana Ivancevicin työssä. ”On todennäköistä, että vaikutuksia on.” Hän lisää, että uusi tutkimus avaa uusia kysymyksiä, kuten kuinka nopeasti nämä siirrettävät elementit siirtyvät ja kuinka aktiivisia he ovat genomissa.
Tutkijat ovat jo kauan tiedneet, että geenimateriaalia voidaan siirtää bakteerien välillä vaakatasossa; näin he kehittävät antibioottiresistenssin niin nopeasti. Mutta havainnosta, että myös monimutkaisemmat organismit tekevät tämän, on tulossa entistä tärkeämpää ja se vaatii lisää tutkimusta geneettisen perinnön käsitteestä, hän sanoo. "Se on tavallaan tyylikäs", hän sanoo. "Se lisää satunnaisen dynaamisen elementin kaikkeen."
