Домой » Наука » Биология » Эволюция человека находится под контролем «мусорных» ДНК

Эволюция человека находится под контролем «мусорных» ДНК

Чем дальше продвигается анализ генома, тем яснее становится, что современная генетическая парадигма приближается к революционным изменениям. Аналогично “темной материи”, влияющей на поведение галактик, существует “темная часть генома”, раскрытием тайн которой биологи занялись вплотную.

Помимо информации, заключенной в генах в их традиционном понимании, в каждой клетке существуют и другие информационные слои. Один из них представлен многочисленными некодирующими последовательностями ДНК, которые разделяют гены или вклиниваются в них. До последнего времени их считали несущественными (о них говорили как о “хламе” — junk ДНК), поскольку они не кодировали белки. Многие из этих “мусорных генов” на протяжении миллионов лет не претерпели никаких изменений сохранились, значит, они зачем-то были нужны живым организмам. Обнаружилось, что значительная часть последовательностей ДНК транскрибируется в РНК и спектр их функций оказался гораздо шире, чем предполагали ученые. По мнению некоторых исследователей, в основе различий между разными особями одного вида и между самими видами лежат помимо всего прочего вариации в том наборе последовательностей, которые входят в “мусорную” часть генома и именно они вместе с основной частью генома определяют нашу уникальность.

Невидимые гены
• Долгое время генетиков интересовала только та небольшая часть геномной ДНК, которая кодирует белки. Остальная ДНК (у человека – до 98% всего генома) списывалась со счетов, ее называли “хламом”. Ситуация изменилась с открытием “теневых2 генов, конечный продукт которых не белок, а РНК.
• Такие гены, как правило, имеют небольшую длину, и их трудно идентифицировать. Некоторые из них играют ключевую роль в росте и развитии растений и животных, а также предопределяют возникновение некоторых заболеваний.

Когда биологи говорят, что геном человека содержит 27 000 генов, они имеют в виду лишь те участки ДНК, которые кодируют белки. Это число может слегка варьировать (от 20 000 до 40 000), однако оно никак не соответствует всей сложности человеческого организма. Интересно, что в геноме плодовой мушки меньше кодирующих последовательностей, чем у круглого червя, а в геноме риса их больше, чем у человека.

Сегодня ученые считают, что сложность организма определяется “мусорным” фактором — содержанием в геноме некодирующих областей. Дело в том, что у высших животных гены не непрерывны, в них протяженные участки, кодирующие блок, чередуются с некодирующими, иногда довольно длинными участками. Причем на долю кодирующих участков в геноме человека приходится не более 2% суммарной длины ДНК. Остальные три миллиарда пар оснований в геноме каждой клетки предназначены для чего-то другого. И именно эти составные части генов и длинные межгенные сегменты ДНК вначале были безоговорочно отнесены к эволюционному “хламу”. В последствии оказалось, что вывод был слишком поспешным. И теперь становится все более очевидным, что в геноме содержится огромное число других генов, не кодирующих никаких белков, но детерминирующих синтез РНК. Биологи пришли к выводу, что недооценка роли некодирующих последовательностей — в первую очередь межгенных участков, обеспечивающих параллельный способ передачи информации с помощью молекул РНК, — может стать одной из самых серьезных ошибок в истории молекулярной биологии.

В июле 2003 г., на Международном генетическом конгрессе в Мельбурне, Клаэс Вальштедт из Шведского Королевского института сообщил, что детальный анализ генома мыши показал, что таких единиц в нем от 70 000 до 100 000, к тому же половина из них может быть некодирующими последовательностями. В таком случае на каждый сегмент ДНК, кодирующий белок, будет приходиться сегмент, “работающий” исключительно на синтез РНК, которая не является просто промежуточным звеном в цепи ДНК-РНК-белок, а сама влияет на свойства клетки.

Недавно ученые провели выборочное сравнение геномов человека, коровы, свиньи, крысы и семи других животных. Было выявлено 1194 сегмента ДНК с минимальными различиями, что свидетельствует об их значимости для указанных организмов. К удивлению исследователей, только 244 сегмента из 1194 лежали в пределах белок-кодирующих последовательностей, 2/3 приходилось на области интронов, а остальные были разбросаны по межгенным участкам совсем недавно считавшимся “хламом”.

Из сравнения генома макаки-резуса с геномами человека и шимпанзе стало ясно, что эволюция приматов протекала очень не равномерно, а резкими скачками и очень большую роль в ней играли мобильные генетические элементы, так называемые транспозоны и ретро-транспозоны — это кусочки генома, отчасти обладающие свойствами вирусов, которые могут по собственной прихоти сами себя из хромосом человеческих вырезать и переставлять на новое место.
И это вносит некий хаос в геном, придает геному нестабильность. И прыжки мобильных генетических элементов ускоряют мутационный процесс. Стало ясно, что в эволюции приматов эти мобильные генетические элементы играли большую роль. И еще был прочтен геном сумчатого млекопитающего опоссума. Это уже дало картину эволюции млекопитающих вообще, потому что уже есть геном собаки, геном кошки, геномы других млекопитающих находятся в разных стадиях прочтения, а сумчатых очень не хватало. Сумчатые отделились от плацентарных, по-видимому, еще 120-130 миллионов лет назад, может быть даже больше, в меловом периоде.
Прежде всего, бросилось в глаза, что ключевую роль в эволюции млекопитающих вообще играли не изменения генов как таковых, тех которые кодируют белки — они как раз менялись очень мало. А менялись в основном регуляторные участки ДНК. Это такие участки, от которых зависит, с какой интенсивностью и в каких условиях будет работать данный ген. Они сами ничего не кодируют, но от них зависит, как будут работать близлежащие гены. Например, будут они работать только в клетках печени или только у маленьких детей — это зависит от регуляторных последовательностей. И эти самые регуляторные последовательности в эволюции млекопитающих эволюционировали за счет перемещений мобильных генетических элементов.
Мы начинаем понимать сколь велика роль этих странных прыгучих кусочков генома, а до недавнего времени их называли мусорные ДНК и считали, что от них никакого толку, и это геномные паразиты, которые нам не нужны. Оказывается, что именно они и обеспечивали эволюцию млекопитающих.
Не будет большого удивления, если окажется, что эволюция собственно человека, увеличение мозга и так далее, превращение обезьяны в человека тоже шло под контролем подвижных кусочков генома.

comments powered by HyperComments
Dr. Zoidberg
2010-08-10 02:36:37
Эх, ничего из этих исследований не выгорит. Я как раз в этой области занимаюсь. На конферюгах повыступают, деньги выбьют - и тихо-мирно уйдут со сцены, когда появится новая "сенсация". То же самое было с апоптозом, антиидиотипическими сетями, и, по-видимому, со стволовыми клетками.  Просто в этой области такое количество информации, что исследователь просто тонут, а количество и качество взаимодействий не даёт использовать полученные данные практически.
Rostislav
Rostislav
2010-08-10 02:58:56
<p>Привет Рома, это действительно так, что ученые тонут в бездне информации, и цель выбить денег на как можно больший срок. Обрати внимание на статью<a href="../../08/ne-porezhtes-britvoj-okkama/" target="_blank" rel="nofollow"> "Не порежьтесь бритвой Оккамы"</a>. Она довольно таки наглядно описывает ту ситуацию, которая сложилась в научном мире. Лично мое мнение, что своего рода прорыв прошел и теперь методично надо распутывать тонны информации, и возможно обновлять базовые знания. Надеюсь, что мы (люди) к этому подойдем с той долей любопытства, дерзания и интереса чтобы  распутать эти хитросплетения.</p>
ludmilasj
2010-08-10 14:00:37
<p>Здравствуйте, Dr. Zoidberg! <span style="color: #333399;">Просто в этой области такое количество информации, что исследователь просто тонут, а количество и качество взаимодействий не даёт использовать полученные данные практически.</span> В «Дюймовочке», когда она была у кротов: Уважаемые, кроты, давайте посчитаем! И давай на счетах  щелкать.  Все очень довольны собой. Эта сцена  отражает бессмысленность исследований ради исследований. Но это не потому, что ученые Не правильные. Это просто конец Эпохи Разделения. А перед рассветом, ночь наиболее темна. <span style="color: #339966;">Майя-таттва  - ограничение личного опыта </span> Начиная с этого состояния  ВЫСШАЯ природа Божественного опыта скрыта. Причиной этого является Майя и её «покрывала». Слово Майя происходит от <strong></strong><strong>МА – измерять, т.е.  делает опыт доступным для измерения. </strong> Исключение вещей и явлений друг из друга - это и есть Майя. Майя набрасывает пелену на Я. Я забывает свою истинную природу  - возникает ощущение различия. <span style="color: #339966;">Ожерелье Индры</span> — это сеть, заполнившая собой пространство и время. В каждом узле этой сети — бриллиантовая бусина: поверхность каждой бусины отражает  каждую другую бусину  сети; каждое отражение каждой другой бусины — бесчисленные, бесконечные отражения друг друга. Сеть Индры —  воплощение идеи идеальной синхронизации и идеальной причинности. Есть история об одном из основателей школы хуаянь., учителе Фа Цанге, обучавшем императрицу By. Фа Цанг подвесил горящий светильник к потолку комнаты, выложенного зеркалами. Затем он поместил в центре комнаты маленький кристалл. Показал By,  как все окружающее отражается в кристалле, в Предельной Реальности: Бесконечно Малое содержит Бесконечно Большое: Бесконечно Большое – Бесконечно Малое Одновременно Фа Цанг подчеркнул, что данная статичная модель, не способна отразить: вековечное, многомерное движение во Вселенной; беспрепятственное взаимопроникновение Времени и Вечности, включая прошлое, настоящее и будущее. </p>
Skorpion
2010-08-10 15:37:31
<p class="MsoNormal" style="margin: 0cm 0cm 0pt;"><span style="font-family: Times New Roman; font-size: small;">Людмила правильно заметила ценность исследования в – Цели, а также то, что случайностей в «мусорных хромосомах» (ну и слово! – мусор) нет, и они несут в себе не меньше значение, чем и в се остальное в системе, а возможно для бытия высших способностей еще большее значение. Проблема ученых - они часто не используют технологии познания эзотерического характера (ясновидение, чувствознание, оккультные и др.). <span style="mso-spacerun: yes;"> </span>И тогда становится все открытия в том числе «мусорных хромосом» есть точка опоры для понимания высших деятелей Тонкого Мира.</span></p>