Иванов-Петров Александр (ivanov_petrov) wrote,
Иванов-Петров Александр
ivanov_petrov

Category:

Обзор про горизонтальный обмен генами

http://macroevolution.narod.ru/lgt2008/lgt2008.htm
Пересказ доклада Маркова
До пятой части генома может быть приобретена таким путем. Чаще у бактерий, и не у всех, не все гены могут так - повязанные в сложные функциональные комплексы по продуктам (белкам) - редко переносятся таким образом.

Возможен обмен целыми геномами, одна бактерия мгновенно превращается в другую. У живущих глубоко под землей бактерий - один вид выполняет все функции сообщества, нужные гены получил горизонтальным переносом.



Бледная паутина - это горизонтальный перенос более чем 20 генов между филумами.

С прокариотами ясно. Эукариоты: прежде всего "эукариотический ядерный геном является химерным с самого начала. Мы видим в нем смесь генов архейного и бактериального происхождения, которые объединились на ранних этапах становления эукариотической клетки. Хорошо известно, что большинство генов предков митохондрий – альфапротеобактерий и предков пластид – цианобактерий – переместились в ядерный геном в ходе процесса симбиогенеза. "

"Рекордсменом на сегодняшний день является одноклеточная диатомовая водоросль Phaeodactylum, геном которой был прочтен месяц назад. В геномах диатомей обнаружено много генов, которые были заимствованы у различных прокариот: цианобактерий, протеобактерий, архей и других. В геноме Phaeodactylum обнаружено 587 таких заимствованных генов, что составляет 5,6% от общего числа генов в геноме."

"Другой пример: есть данные (Lucia Peixoto and David S. Roos, Department of Biology and Penn Genomics Institute, University of Pennsylvania, Philadelphia, PA, USA http://www.iscbsc.org/scs3/abstracts/pdf/luciap_20070510084733.pdf), что в эволюции эукариот из группы Apicomplexa, куда относятся токсоплазма и малярийный плазмодий, было не менее 228 случаев горизонтального переноса, в том числе 91 ген был заимствован у растений в результате опять-таки эндосимбиоза, 14 генов было взято у бактерий и 95 – у животных. "


"Раффлезия — паразитическое растение с самыми крупными в мире цветами, но полностью лишенное листьев, стебля и корней. Раффлезия паразитирует на лианах рода Tetrastigma. Она образует в тканях хозяина тяжи, напоминающие грибной мицелий, и все, что осталось у нее от цветкого растения – это цветок. Систематическое положение раффлезии по морфологическим признакам не определялось, и только в 2007 году по молекулярным данным установили, что она относится к семейству молочайных. ...по одному из митохондриальных генов (nad1B-C) раффлезия оказывается ближайшим родственником своего хозяина – лианы Tetrastigma. Очевидно, часть митохондриального генома была заимствована раффлезией у хозяина."

"К 2008 году было описано 40 случаев горизонтального переноса митохондриальных генов от одного растения к другому. Почему-то именно растительные митохондрии активно участвуют в горизонтальном переносе."

"Вольбахия — паразитическая бактерия, живущая в клетках многих беспозвоночных. Вольбахию называют микробом-манипулятором, потому что она научилась при помощи регуляторных белков управлять размножением и развитием своим хозяев. Например, она умеет превращать самцов в самок, избирательно убивать зародышей мужского пола, повышать плодовитость зараженных самок и так далее. Вольбахия паразитирует в клетках беспозвоночных уже 100 миллионов лет, и ее предки тоже были внутриклеточными паразитами. При таком долгом и тесном сожительстве было бы даже странно, если бы фрагменты генома вольбахии не попадали бы хотя бы иногда в хозяйский геном. Но до сих пор доказать это не удавалось, и удалось только в прошлом году.
В геномах 4 видов насекомых и 4 видов круглых червей-филярий обнаружены фрагменты генома вольбахии, причем в одном случае - у Drosophila ananassae – геном бактерии оказался вставлен в геном хозяина целиком. Получается, что в ядрах клеток этих мух содержится генетическая информация сразу о двух разных организмах! "

"Фрагменты ДНК вирусов и транспозонов часто «приручаются» высшими организмами и начинают выполнять полезные функции в геноме. Явление это настолько широко распространено, что для него даже предложен специальный термин – молекулярное одомашнивание.

Вот несколько примеров важных эволюционных событий, связанных с молекулярным одомашниванием:

1) Ферменты теломеразы, служащие для восстановления концевых участков хромосом, возможно, ведут свое происхождение от обратных транскриптаз, кодируемых ретровирусами и ретротранспозонами.

2) Белки RAG, играющие ключевую роль в системе адаптивного иммунитета, по-видимому, происходят от прирученных транспозаз – ферментов, кодируемых транспозонами.

3) Ген Peg10, необходимый для развития плаценты был позаимствован древними млекопитающими у ретротранспозона. "

"Фактически идет постоянный процесс превращения так называемой «мусорной» или «эгоистической» ДНК» в полезные элементы генома. "

"В эволюции приматов тоже имело место приобретение полезных генов «со стороны», а именно от ретровирусов. Например, в октябре этого года была расшифрована эволюционная история двух таких генов (ENVV1 и ENVV2). Эти гены у обезьян и человека работают в плаценте. По своему происхождению они являются генами белков оболочки ретровируса. "

у бделлоидных коловраток нет полового размножения. Это целый класс животных (включающий около 400 видов), которые размножаются только бесполым путем (партеногенетически). Никто никогда не видел самцов бделлоидных коловраток. По-видимому, полового размножения не было уже у общего предка бделлоидных коловраток, который жил много десятков миллионов лет назад. В концевых участках хромосом бделлоидной коловратки Adineta vaga было обнаружено множество генов, не встречающихся ни у каких других животных. Некоторые из этих генов явно имеют бактериальное происхождение. Другие происходят от грибов, третьи — от растений. Полные геномы бделлоидных коловраток пока не прочтены. Удалось проанализировать лишь около 1% генома коловратки (примерно 1 млн пар нуклеотидов). Были выявлены десятки генов, заимствованных коловратками у представителей других царств.

Автор считает, что это решение вопроса о смысле полового размножения. Половое размножение - это регулярный горизонтальный перенос генов. Среди прокариот и пр. - перенос, а потом стали механизмы специализироваться и появилось регулярное половое размножение. Если не иметь полового размножения - надо тогда участвовать в горизонтальном переносе и включать в геном всякий мусор с ветками и сучками, которй наносится от бактерий и растений. Имеются барьеры, предохранаяющие геном от заноса чужого генетического материала. Ну и - либо такой барьер и половое размножение, либо барьеры протекционистиские снять. всякий чужой ген принимать и пусть живет, и да сздарвствует партеногенез, а самцы без надобности.

Видимо, так можно при не очень сложной организации - бделлоидные коловратки - это все же только коловратки, думаю я. Хотя, конечно, случаи партеногенеза бывают и у позвоночных, много случаев, чего уж там.
Tags: biology3
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 32 comments