2899
Чи може еволюція захищати найважливіші гени від шкідливих мутацій? Десятиліттями науковці сперечалися, чи справді ділянки ДНК, необхідні для виживання організму, змінюються рідше за інші. Нове дослідження вчених з Університету Бата не виявило доказів такого захисту.
Дослідники Софія Радріццані та Лоуренс Герст вивчали спонтанні мутації в бактерії Escherichia coli та пекарських дріжджах Saccharomyces cerevisiae. Результати роботи опублікували 12 листопада.
Чому важливі гени могли здаватися захищеними
Деякі гени виконують критично важливі функції: забезпечують копіювання ДНК, підтримують життєдіяльність клітини та інші базові процеси. Втрата таких генів може призвести до загибелі клітини, тоді як інші гени можна видалити без помітних наслідків.
Логічно було б очікувати, що природний добір сприятиме тому, щоб важливі гени мутували рідше. Адже зміни в них частіше виявляються шкідливими і можуть знизити шанси організму на виживання та розмноження.
Однак тут є важлива пастка. Природний добір може швидко усунути шкідливі мутації ще до того, як дослідники встигнуть їх зафіксувати. Тому складається враження, ніби важливі гени мутують рідше, хоча частина змін просто зникає з популяції. Автори називають такі зміни «примарними мутаціями».
Щоб уникнути цього спотворення, команда використала результати експериментів із накопиченням мутацій. Їх проводять так, щоб максимально послабити вплив природного добору і дати мутаціям можливість накопичуватися.
Чи мутують важливі гени рідше і що це означає для теорії еволюції
Дослідники порівняли частоту мутацій із результатами експериментів, у яких окремі гени видаляли з геному. Якщо вилучення гена вбивало клітину, його вважали необхідним для виживання. Якщо ж клітина продовжувала нормально функціонувати, ген належав до менш критичних. У жодному з двох досліджених видів життєво важливі гени не мали нижчої частоти мутацій.
Команда перевірила й інші показники важливості генів. Зокрема, з’ясувала, чи впливає на частоту мутацій кількість білка, який виробляє ген. Гени, відповідальні за утворення більшої кількості білка, також не мутують рідше. Не допомогло передбачити частоту мутацій і те, наскільки сильний природний добір впливав на певні гени протягом еволюційної історії. Водночас помічено іншу закономірність: ділянки ДНК, які копіюються пізніше під час реплікації, зазвичай мають вищу частоту мутацій.
Дискусія про зв’язок між важливістю генів і частотою їхніх мутацій триває з 1972 року. Її суть у тому, чи можуть потреби організму впливати не лише на те, які мутації зберігаються, а й на те, де саме вони виникають.
У класичному поясненні еволюції мутації створюють генетичну різноманітність, а природний добір діє на вже наявні варіанти. Наприклад, у дарвінових в’юрків випадкові зміни можуть сприяти появі різної форми дзьоба. Якщо певний тип їжі стає доступнішим, птахи з відповідними дзьобами отримують перевагу й частіше передають свої ознаки нащадкам.
Гіпотеза про особливий захист важливих генів припускала, що самі темпи виникнення мутацій можуть залежати від значення генів для організму. Проте нові результати цього не підтвердили. Автори також наголошують на теоретичній проблемі: мутації й без того виникають досить рідко, тож додаткове зниження їхньої частоти в окремих генах навряд чи давало б таку перевагу, щоб природний добір міг сформувати спеціальний механізм захисту.
Дослідження не означає, що частота мутацій однакова в усьому геномі, адже на неї впливають різні особливості ДНК і процесу її копіювання. Однак, принаймні для бактерій E. coli і пекарських дріжджів, важливість гена сама по собі не виявилася надійним показником того, наскільки часто він мутує.
Джерело: portaltele.com.ua
