Facebook
Капитал страны
Капитал Страны
ENGLISH
Меню
30 СЕН, 00:14 МСК
USD (ЦБ)    75,5379
EUR (ЦБ)    88,9960

30 СЕН, 00:14 МСК
USD (ЦБ)    75,5379
EUR (ЦБ)    88,9960

Исследование: более быстрые темпы эволюции связаны с крошечными геномами

06.08.2020 19:38
Комментарии
Исследование: более быстрые темпы эволюции связаны с крошечными геномами

Ученые обнаружили доказательства того, что повышенная частота мутаций связана с изменением размера генома прокариот.

Внутри каждой клетки находится геном - полный набор ДНК, содержащий инструкции по построению организма. Во всем биологическом мире геномы демонстрируют ошеломляющее разнообразие размеров. Например, геном японского белого цветка Paris japonica составляет более 150 млрд пар оснований, что означает, что в каждую клетку втиснуто почти 100 метров ДНК. Для сравнения, одноклеточные прокариоты, как и бактерии, имеют крошечные геномы, в среднем менее 5 млн пар оснований. У некоторых прокариот геномы даже меньше, чем 500 тыс. пар оснований. Но ученые до сих пор не до конца понимают движущие силы, ответственные за уменьшение размера геномов.

Теперь, в рамках международного сотрудничества под руководством Окинавского института науки и технологий аспирантуры (OIST) и Сиднейского университета, включая исследователей из Университета Рюкю, Токийского технологического института и RIKEN, ученые обнаружили связь между частотой мутаций - как быстро изменяется последовательность ДНК - и размером генома. Исследователи доказали, что прокариоты с более высокой частотой мутаций теряют гены быстрее и, следовательно, имеют меньшие геномы.

«Это был действительно удивительный результат», - сказал профессор Том Бургиньон, соавтор исследования и руководитель отдела эволюционной геномики в OIST. «В настоящее время наиболее распространена идея о том, что размер популяции является основным фактором, определяющим размер генома прокариот, особенно эндосимбионтов, но наши исследования оспаривают эту точку зрения».

Эндосимбионты - это организмы, которые живут внутри тел или клеток других организмов и, как правило, имеют гораздо меньшие геномы, чем их свободноживущие аналоги. Подразделение эволюционной геномики исследует эндосимбионта под названием Blattabacterium, бактериальный вид, который живет внутри тараканов и термитов и обеспечивает своих хозяев жизненно важными азотсодержащими питательными веществами. Но лишь небольшое количество этих бактерий передается от материнского насекомого-хозяина к дочернему насекомому-хозяину, что удерживает их эффективный размер популяции очень низким.

«При небольших размерах популяции естественный отбор гораздо менее эффективен, а эволюция в большей степени зависит от случая», - сказал доктор Юкихиро Киндзо, соавтор и научный сотрудник отдела эволюционной геномики. «Без достаточного давления отбора для поддержания определенных генов могут возникнуть неактивные мутации, которые разрушают эти гены, что в конечном итоге приводит к их полной потере из генома».

Хотя размер популяции как движущая сила сокращения генома может быть привлекательной идеей, многие свободноживущие прокариоты, которые живут в более крупных популяциях, также развили меньшие геномы, что позволяет предположить, что это только часть истории. Были также предложены дополнительные объяснения, но до сих пор не учитывалась скорость мутаций - или скорость, с которой происходит эволюция.

В рамках исследования ученые собрали данные о геноме различных прокариот, включая штаммы двух эндосимбиотических линий и семи свободноживущих линий.

Для каждой линии команда построила эволюционное дерево, которое показало, как эти штаммы расходились друг от друга. С помощью отдела биологической сложности OIST, возглавляемого профессором Симоне Пиголотти, ученые затем создали модели, которые реконструировали, как потеря генов произошла в каждом штамме. Затем они оценили скорость мутаций, размер популяции и давление отбора для каждого штамма и сравнили его с величиной потери гена.

Удивительно, но ученые не обнаружили четкой связи между предполагаемым размером популяции и скоростью потери генов. Вместо этого они обнаружили связь между скоростью мутаций и потерей генов для семи из девяти изученных линий, причем более высокая частота мутаций связана с более высокой скоростью потери генов, что приводит к меньшему размеру генома.

«Хотя мы не установили причину, есть теоретическое предсказание, объясняющее это наблюдение; если скорость мутации перевешивает давление отбора для поддержания гена, ген будет утерян из генома», - сказал доктор Кинджо.

В целом, результаты работы проливают новый свет на эволюцию малых геномов, побуждая переосмыслить нынешнюю доминирующую идею сокращения генома, обусловленную малым размером популяции, пишет EurekAlert.

Комментировать (без регистрации)

Написать комментарий

правила комментирования
  1. Не оскорблять участников общения в любой форме. Участники должны соблюдать уважительную форму общения.
  2. Не использовать в комментарии нецензурную брань или эвфемизмы, обсценную лексику и фразеологию, включая завуалированный мат, а также любое их цитирование.
  3. Не публиковать рекламные сообщения и спам; сообщения коммерческого характера; ссылки на сторонние ресурсы в рекламных целях. В ином случае комментарий может быть допущен в редакции без ссылок по тексту либо удален.
  4. Не использовать комментарии как почтовую доску объявлений для сообщений приватного характера, адресованного конкретному участнику.
  5. Не проявлять расовую, национальную и религиозную неприязнь и ненависть, в т.ч. и презрительное проявление неуважения и ненависти к любым национальным языкам, включая русский; запрещается пропагандировать терроризм, экстремизм, фашизм, наркотики и прочие темы, несовместимые с общепринятыми законами, нормами морали и приличия.
  6. Не использовать в комментарии язык, отличный от литературного русского.
  7. Не злоупотреблять использованием СПЛОШНЫХ ЗАГЛАВНЫХ букв (использованием Caps Lock).
Отправить комментарий

Статьи

Турция готова воевать за Азербайджан, Россия за Армению – пока нет

Турция готова воевать за Азербайджан, Россия за Армению – пока нет
Политика 4

Набиуллину вынудили пустить на спасение рубля 2,4 млрд долларов от Сбербанка

Набиуллину вынудили пустить на спасение рубля 2,4 млрд долларов от Сбербанка
Экономика 2

Россия потонет в мусоре уже через год. Причина – тарифы и бюрократия

Россия потонет в мусоре уже через год. Причина – тарифы и бюрократия
Экономика 2

Турция покончила с зависимостью от России перед конфликтом в Нагорном Карабахе

Турция покончила с зависимостью от России перед конфликтом в Нагорном Карабахе
Экономика 1

Новости бизнеса

Миллиарды импорта и сотни совместных компаний с Россией. Чем рискует Белоруссия в период кризиса

Миллиарды импорта и сотни совместных компаний с Россией. Чем рискует Белоруссия в период кризиса

Исследование: как изменились расходы компаний в пандемию

Исследование: как изменились расходы компаний в пандемию

Узнай, страна!

На Урале заложили фундамент новой золотоизвлекательной фабрики под запасы 80 тонн золота

На Урале заложили фундамент новой золотоизвлекательной фабрики под запасы 80 тонн золота

На орбиту Земли с Плесецка запустили три спутника связи «Гонец-М» и еще 19 космических аппаратов

На орбиту Земли с Плесецка запустили три спутника связи «Гонец-М» и еще 19 космических аппаратов
Капитал страны
Нашли ошибку на сайте? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter