Хронология вида, или «мнимые» митогены
Задолго до нэ на Земле в один момент сосуществовали представители нескольких видов рода Homo. Они часто скрещивались между собой, внося в собственный (и, в итоге, отечественный) геном не только простые, но и без того именуемые митохондриальные псевдогены.
Для их изучения в первый раз объединились ученые из различных государств — России (Новосибирск), США, Великобритании и Швейцарии.
Приблизительно 3—2,5 млн лет назад на протяжении эволюции человека происходили большие трансформации климата Африки, в частности — чередование засушливых и дождливых исторических эр длиной до нескольких тысяч лет, что, по-видимому, было связано с наступлением континентальных ледников в Северном полушарии Почвы. В следствии происходило интенсивное изменение растительности: фрагментация тропических лесов и появление громадных саванных угодий.
В этих непредсказуемых условиях среды популяциям предков человека было нужно выживать. Около 2,5 млн лет назад сложились все предпосылки для так называемой сетчатой эволюции древних людей — при помощи продолжения рода за счет скрещиваний близкородственных видов, видовых форм и подвидов, которых в то время было множество (Homo habilis, Homo rudolfensis, Australopithecus garthi, Paranthropus aethiopicus и т.д.).
Так оказались жизнеспособные потомки, вероятнее и ставшие отечественными прародителями.
Подтвердить данную догадку разрешают изучения структуры генома человека. Большинство комплекта ДНК находится в ядре клетки в составе хромосом и потому именуется ядерной.
Но у эукариот ДНК кроме этого находится и в клеточных органоидах — в частности, митохондриях: маленьких образованиях в цитоплазме клетки, важных за энергетический метаболизм. При половом размножении митохондрии передаются по материнской линии через женскую гамету.
— В обычных условиях обе ДНК наследуются независимо друг от друга, — говорит научный сотрудник ФИЦ генетики и Институт цитологии СО РАН кандидат биологических наук Константин Владимирович Гунбин. — Но время от времени появляются NUMT (от англ. nuclear unite of mitochondrial DNA), либо митохондриальные псевдогены, — нефункциональные копии митохондриального генома в ядерного.
По идее, митохондриальная ДНК (мтДНК) не должна «перескакивать» к ядерной, но это может случиться по многим причинам, одной из которых есть разбалансировка молекулярно-генетических механизмов наследования мтДНК в межвидовых гибридах. Другой вариант — в моменты митохондриальной интродукции: переноса всего митогенома в второй вид.
— Предположим, случилось межвидовое скрещивание самки вида А с самцом вида Б,— поясняет ученый. — В следствии идет долгое очищение ядерного генома от для того чтобы же генетического материала другого вида благодаря скрещиваниям потомков лишь с особями одного из видов — к примеру, вида Б.
Митохондриальные псевдогены — далеко не то же самое, что и точковые мутации: последними в большинстве случаев именуют трансформации одного либо нескольких нуклеотидов, каковые происходят равномерно и неизменно во времени. NUMT-гены же появляются неравномерно на протяжении эволюции из-за так называемых ядерно-митохондриальных дупликаций широких участков ДНК (от ста нуклеотидов до десятка тысяч).
В этом случае происходит неравный кроссинговер — несимметричный обмен участками ДНК.
— Представьте себе две хромосомы: одна мамина, вторая папина, — додаёт Константин Гунбин. — В ходе размножения они в большинстве случаев сходятся по гомологичным (схожим либо симметричным) участкам. Но при сближении по негомологичным из-за обмена генетическим материалом появляются два продукта — дуплицированные копии генов и урезанные фрагменты хромосом.
Особи с урезанными фрагментами генома в большинстве случаев погибают, поскольку обделены нужным генетическим материалом, а вот с дуплицированными копиями выживают и дают плодовитое потомство.
Дупликации способны эволюционировать совсем по-второму, накапливая точковые мутации соразмерно случайному процессу их появления. Это случается вследствие того что гены митохондрий, перенесенные в ядро, всецело теряют собственную функцию — как минимум по обстоятельству того, что генетический код митохондрий отличается от кода ядра.
Дуплицированные копии фрагментов митогенома сохраняют собственные последовательности генов, аналогичные их митохондриальным прародителям. По сути, митогеном в NUMT-генах «замирает» во времени, становясь «палеонтологическими остатками» прошлых бурных событий эволюции.
Чтобы выяснить, в то время, когда NUMT-гены были занесены в отечественный геном, нужен детальный учет аналогичных мутаций, каковые накапливаются в ходе эволюции.
— Митохондрии эволюционируют по особенным законам: мутации смогут фиксироваться лишь в тех участках, каковые не нагружены функционально — не связаны с выработкой белка и без того потом, — поясняет ученый. — Если мтДНК перебрасывается в ядерную, эти ограничения на местонахождение в определенных районах всецело снимаются. По тому, какое количество случайных точковых мутаций накопилось за определенный период времени, возможно четко ответить, сколько миллионов лет эволюционировал тот либо другой кусочек генома.
Подобные накопления отражают подробную хронологию эволюции изучаемого вида, словно бы древесные кольца на дереве.
Существует последовательность методических трудностей, которые связаны с природой главной обстоятельства появления NUMT-генов — неравного кроссинговера. К примеру, псевдогены смогут вовлекаться в процесс негомологичной репарации (восстановления) разрывов ядерной ДНК — генной конверсии.
Несложнее говоря, это процесс обмена маленькими участками ДНК между NUMT-генами различных негомологичных хромосом, почему в них время от времени случайно «вклиниваются» последовательности вторых псевдогенов.
В геноме человека большое количество NUMT-генов, каковые находятся в различных хромосомах и внедрились в том направлении задолго до расхождения человека и шимпанзе. Генная конверсия может создавать более «современные» из ветхих либо более «ветхие» из современных NUMT-генов, но она постоянно оставляет собственный своеобразный неэволюционный след, по которому их и вычисляют ученые.
На протяжении изучения было найдено, что процесс генной конверсии в NUMT-генах затрагивает весьма маленькие участки ДНК (длиной максимум до 200 нуклеотидов), что разрешило сосредоточить внимание лишь на изучении протяженных псевдогенов — от 500 нуклеотидов. Так были отобраны только те, каковые с высокой возможностью являются чужими в сравнении с митохондриальной ДНК Homo sapiens sapiens.
— Главный вопрос отечественного изучения заключался в том, как верно сказать о происхождении вида человека как о событии, которому поспособствовали межвидовые скрещивания, — додаёт ученый. — Нами было продемонстрировано, что этот процесс шел в течении всего формирования Homo sapiens sapiens, начиная с его расхождения от общего предка с шимпанзе. Кстати, этому имеется и другие доказательства: в частности, известное наследование генов денисовского человека — до 7 % в геноме европейцев и до 10—15 % у некоторых вторых народов.
Денисовцы — свободная ветвь, которая шла параллельно с ветвью Homo sapiens sapiens.
На данный момент интернациональный коллектив исследует другие фрагменты генома человека. Предварительные результаты этих текущих изучений кроме этого согласуются с догадкой о ответственной роли межвидовых скрещиваний на протяжении старой эволюции человека.
Источник: Алёна Литвиненко www.sbras.info
ЧЕРЕПАШКИ НИНДЗЯ ПОГИБЛИ?
