В 1999 году профессор Мейнард Олсон, один из основателей проекта "Человеческий геном" предложил эволюционную гипотезу "Меньше - больше" .
Идея состоит в том, что наиболее вероятным механизмом оптимизации эволюции является потеря функциональных генов.
Гены ломаются, но это способствует переменам и движению вперед. Вместе с мутациями рождаются новые возможности.
Некоторые могут увидеть в этом этическое противоречие, ведь иногда мы теряем и ценные гены.
Концепция стремления к минимализму в эволюции вызывает вопросы и обсуждается до сих пор.
Этот материал является аргументом в пользу того, что все относительно, даже в эволюции, и что все мутации не следует смешивать в одну кучу.
Ээволюция собирает гены
Анабена — цианобактерия.Мох сфагнум.
Пихта – дерево.
Роза – цветок.
«Революция неизбежна.
Как человек не является «венцом творения», так и процесс эволюции не имеет первоначального плана, идеи или сценария.
Изменения живых существ происходят в контексте изменений окружающего мира.
Выживает не сильнейший, а сильнейший, и эта приспособленность относительна.
Итак, с изменением условий вокруг динозавры вымирают, на смену им приходят шустрые животные, покрытые мехом.
Говоря об изменениях, не следует думать только о новых приобретениях: функциях, органах, способностях.
«Эволюционные изменения происходят, когда существует разница в репродуктивном успехе между людьми с разными генотипами.
Мы легко можем поставить себя на место проигравших.
Все эволюционно неудачные индивидуумы одинаково несчастны.
Отсутствие потомства, одна смерть и вот, из генофонда удалена куча вредных мутаций, которые несло ваше бренное тело.
Как ни удивительно, гораздо труднее представить себе противоположную картину.
Неясно, какие именно мутации делают вас «подходящим».
Чтобы понять, как адаптироваться в естественной популяции и что произошло в недавнем (в том числе человеческом) прошлом, Мейнард Олсон предложил свое видение.
Ctrl+Alt+Delete: необходимо уничтожение
Основная идея профессора Олсона заключается в том, что мутация с потерей функции превращается из случайного события в эволюционный двигатель.Если ген мутирует, то есть последовательность нуклеотидов меняется случайным образом, наиболее вероятным исходом является поломка.
В этом случае ген становится псевдогеном.
Он просто отключается и сохраняется в геноме, если только по какой-то причине эволюция не удалит его полностью.
В свою очередь, потеря функции гена становится стандартным эволюционным изменением в популяции, испытывающей изменения условий окружающей среды, таких как свет, температура, соленость, конкуренция за ресурсы и природные явления.
Если представить все эти факторы в виде трехмерной фигуры, где каждый фактор влияет на форму, то происходящее вокруг популяции живых организмов можно проиллюстрировать анимацией метаморфоз этой фигуры: что-то постоянно меняется - циклически или случайно.
В свою очередь, в генофонде популяции один из генов может мутировать и потерять свою функцию, и это изменение уже распространяется по всей популяции.
Если мы примем эту идею, неизбежно возникнут вопросы.
Первый вопрос: что считать диким типом?
В биологии, в частности в генетике, существует понятие дикого типа.Дикий тип — наиболее часто встречающийся фенотип в популяции, комплекс признаков (или набор общих фенотипов).
То есть нет четкого определения, что именно считать диким типом.
С одной стороны, вариант гена дикого типа — это вариант, «соответствующий норме».
С другой стороны, каждое нелабораторное животное содержит набор генов дикого типа.
Но на самом деле, если произойдет резкое изменение климата, то и «дикие виды» изменятся.
В любом случае «дикий тип» — это модель, абсолют, абстракция.
В то же время, в соответствии с гипотезой «меньше значит больше», дикий тип становится организмом «швейцарского ножа», многофункциональным устройством, в котором все включено и работает. Только такие устройства вряд ли могли быть случайно сконструированы – просто потому, что они были бы плохо приспособлены к реальным условиям окружающей среды.
Второй вопрос: от скольких генов можно избавиться?
Как можно так бесцеремонно выбрасывать гены, не испытывая при этом ужасных последствий? Оказывается, массовое переключение генов возможно, но за это придется заплатить.Организм теряет гибкость по отношению к условиям окружающей среды.
Лучшей моделью для иллюстрации ненужных нефункциональных генов являются дрожжи.
Сахаромицеты cerevisae .
Дрожжи — это одноклеточные грибы (а не какие-то бактерии).
Каждая дрожжевая клетка может делиться двумя разными способами: расщеплять глюкозу и дышать воздухом, выделяя углекислый газ.
В которой геном дрожжей составляет 6000 генов.
Это примерно 0,5% генома млекопитающих.
При экспериментах с дрожжами часто используют технику нокаута гена.
Обычно его используют для определение функции гена .
Ээкспериментаторы поставь вопрос по-другому и обнаружили, что дрожжи выживают, даже если 85% их генов нокаутированы.
Предел их ареала — стерильная чашка Петри с питательной средой, но жить они могут.
Третий вопрос: где прулинки?
Как часто мы можем непосредственно наблюдать такие гены в популяции? Если профессор Олсон утверждает, что это событие является обычным в эволюционной практике, то хотелось бы увидеть примеры.Такие гены действительно существуют. Когда тело относительно простое, гены можно снова включить.
В других случаях гены просто остаются в ДНК как свидетельство эволюционного процесса.
Например, бактерии — совершенно замечательные существа, с помощью них, похоже, проверялись разнообразные биохимические каскады и реакции: они могут питаться и масло , И хитин и целлюлоза .
Но они интересны нам в контексте генов, утративших свою функцию.
Почему-то наиболее изученной среди бактерий является Escherichia coli, знаменитая кишечная палочка.
Таким образом, большинство «диких» кишечных палочек несут скрытые гены.
Эти гены кодируют ферменты для переваривания трудно расщепляемых углеводов, поэтому обычно бактерия питается более доступной пищей.
Если посадить эти кишечные палочки в чашку Петри и не давать им ничего питательного, кроме «сложных углеводов», можно получить мутантов, включающих «забытые» гены и способных использовать то, что им дают, в качестве питательной среды.
То есть функция гена выздоровеет .
«Эволюция не ограничивается бактериями.
Подобные процессы происходят и у людей.
Псевдогены обнаружены даже у человека аннотированный , то есть характеризовали, какую функцию они могут иметь.
Это исследование было проведено путем сравнения генов человека и их структуры с генами шимпанзе.
Четвертый вопрос: как развиваться?
Как инактивированные гены способствуют последующей эволюции организма? Иногда функция, приобретенная в процессе эволюции, оказывалась избыточной, и «мягко» регулировать процесс, которым она управляет, сложно.Тогда преимущество достаётся особям, у которых ген полностью выключен, сломан.
И маятник снова качнулся.
Вооружившись списком псевдогенов человека, ученые решили проанализировать их функции.
Для этого они выбрали ген Mbl-1; геном человека имеет две копии псевдогена Мбл-1 и есть линия мышей, у которых этот ген нокаутирован.
Белок MBL является ключевым элементом «первой линии защиты» хозяина от инфекционных агентов, таких как золотистый стафилококк.
В общем, для мышей, у которых по каким-то причинам не работает Mbl-1, характеристика повышенная восприимчивость к микробам, вирусам, грибкам, но реже страдают от ишемии.
Слишком сильный иммунитет также опасен, прежде всего, для самого человека.
Гипотеза авторов состоит в том, что, возможно, превращение обеих копий в псевдогены имело для человека большее значение, чем непереносимость бактерий.
Пятый вопрос: как появится что-то новое, если просто сломать старое? Иногда разрушение – это строительство.
Идея «Меньше значит больше» противоречит здравому смыслу.
Обычно «чтобы купить что-то ненужное, надо сначала продать что-то ненужное».
И вообще, как можно приобрести что-то новое, сломав старое? Во-первых, избавившись от ненужных вещей, вы сможете жить в среде, в которой раньше жить не могли.
Потеря пигментации важна для обитателей темных мест: яркое или непрозрачное тело делает их уязвимыми.
Однако, если вы посмотрите на наше население сейчас, то, что делает людей более успешными с точки зрения воспроизводства, — это «поломки генов».
Некоторые позволяют поддерживать низкое кровяное давление на диете с высоким содержанием соли или избегать набора веса за счет употребления высококалорийной пищи, а другие испытывают меньше беспокойства при стрессе.
Вполне вероятно, что некоторые из этих фенотипов могут быть связаны с потерей функции генов (переводящих жиры в усвояемую форму или отвечающих за восприятие нейромедиатора).
Невозможно предсказать наверняка, кто станет следующим «победителем».
Вы сможете узнать свои сильные и слабые стороны и на основе этого построить стратегию.
Во-вторых, при утрате функции можно избежать неизбежного.
CCR5 представляет собой рецептор 5 хемокинов CC, рецептор, роль которого в иммунном ответе не совсем ясна.
По-видимому, он участвует в воспалительной реакции.
Люди, у которых есть делеция из 32 нуклеотидов (отсутствует определенный фрагмент последовательности) в двух вариантах гена CCR5. иммунитет к ВИЧ .
Вирус не может взаимодействовать с белком и не интегрируется в ДНК, что именно происходит, показано на картинке.
В то же время нельзя сказать, что данная мутация распространена в нашей популяции.
Вирус СПИДа в последнее время стал серьезным фактором нашей окружающей среды.
Вы можете узнать, какой вы человек.
Люди с «излечимой делецией» могут быть донорами для трансплантации аллогенных стволовых клеток пациентам.
Это значит, что при совпадении комплексов гистосовместимости (такое же условие требуется и при трансплантации гемопоэтических клеток при онкологии) можно внедрить в организм человека стволовые клетки, иммунные к вирусу.
Последний вопрос: Доктор, я развиваюсь?
Некоторые мутации усложняют жизнь своим владельцам.Приводит ли это к эволюционному успеху? Один пример, где меньше значит меньше: мы с вами, летучими мышами, морскими свинками и воробьями, испытываем острую потребность в витамине С.
Когда-то наши предки (не наши общие предки, а предки каждой из групп в отдельности) поменялись к диете, богатой витамином С, и мы потеряли способность синтезируйте его сами.
Теперь нужно постоянно употреблять продукты, содержащие витамин С, иначе может развиться сильная усталость, депрессия и цинга.
Более того, у разных людей разные потребности в витамине С, это тоже определяется генетически.
Замена в определенном участке гена замедляет транспорт аскорбиновой кислоты и увеличивает время ее циркуляции в плазме.
Универсальный живой трансформирующийся организм – плод фантазии.
В то же время слишком позитивный взгляд на вещи, основанный на идее о том, что «в каждом несовершенстве есть скрытое преимущество», также неверен.
Истина ускользает, и условия окружающей среды меняются.
Мутации возникают и корректируются консервативными машинами в наших клетках.
Но не все.
Как вы уже поняли, пробовать на себе разломы в геноме – то еще удовольствие.
Отдельный человек не успевает в эволюционном масштабе, к тому же несет в себе свой уникальный набор несовершенств.
Мы не можем предсказать, какие качества нам понадобятся, чтобы выжить в будущем, но мы можем научиться лучше питаться в настоящем, чтобы сделать нашу жизнь более приятной.
В любом случае, если вас интересует, какую роль ваши метаболические характеристики играют в эволюции с точки зрения Мейнарда Олсона, вы можете проверьте это на Генотеке .
Теги: #эволюция #Популярная наука #здоровье #Биотехнология #мозг #гены #гипотеза #дикий тип
-
Lockerbox - Производитель Торговых Шкафчиков
19 Oct, 24 -
Рождественский Подарок Для Всех
19 Oct, 24
