Горизонтальный перенос генов в эволюции человека
Ученые обнаружили доказательства того, что эволюция может быть более гибким процессом, чем мы считали раньше. В новом исследовании, опубликованном в журнале , авторы обнаружили некоторые гены в организме человека и других животных, внесенные в геном не вертикально от предков, а горизонтально - от сожительствующих микроорганизмов.
Традиционная и фундаментальная аксиома эволюции состоит в том, что в борьбе за выживание формируются определенные новые признаки, которые передаются потомству, делая его все более приспособленным к факторам окружающей среды, а менее приспособленные организмы отсеиваются путем естественного отбора, описанного Дарвиным.
Главный посыл состоит в том, что набор генов в процессе жизни организма неизменен, и факторы внешнего влияния способны воздействовать только в рамках этого стартового набора, а мутации этих генов, передаваясь потомству, дают "конкурентные преимущества" для будущих поколений.
Однако недавние открытия в области сожительства видов начинают оспаривать эту точку зрения, и предполагают, что законы передачи генов в ходе эволюции не так ясны, как мы полагали ранее.
Например, в журнале за июль 2013 года, ученые из Университета Вандербильта в Нэшвилле, штат Теннесси, США, изучавшие ос и их кишечных микробов, показали, что эти микроорганизмы не просто используют организм хозяина для жизни, но и влияют на эволюцию вида, в котором обитают.
И вот теперь новое исследование ученых из Университета Кембриджа в Великобритании показывает, что "чужеродные" гены могут быть привнесены в геном человека и других животных "горизонтально" - то есть путем обмена генами с микроорганизмами, проживающими внутри них в рамках симбиоза.
Кроме того, данные исследования показывают, что это не только происходило в прошлом, но и происходит до сих пор, этот процесс непрерывно продолжается.
Горизонтальный перенос генов в качестве источника конкурентных преимуществ - это вовсе не открытие, существует много доказательств того, что этот процесс является обычным делом в "микромире", среди бактерий и других микроорганизмов. Например, хорошо известно, что именно этот механизм играет определяющую роль в процессах формирования устойчивости бактерий к антибиотикам. []
Горизонтальный перенос генов также был ранее замечен среди примитивных животных. К примеру, нематоды (круглые черви) нередко приобретают новые гены от микроорганизмов и растений. Изучались и жуки, которые могут переваривать ягоды кофе благодаря ферментам, кодируемым генами их предков, полученных от бактерий.
Однако идея горизонтального переноса генов среди более сложных животных, таких как человек и приматы - является более спорной.
Ведущий автор нового исследования, Alastair Crisp, сотрудник кафедры химической инженерии и биотехнологии Кембриджа, говорит, что их исследование является первым доказательством того, что горизонтальный перенос генов широко распространен среди животных и людей.
Он считает, что это вовсе не является редким явлением, что горизонтальный перенос генов "внес значительный вклад в эволюцию многих, если не всех животных, и этот процесс продолжается и сейчас".
"Полученные нами данные, возможно, приведут к пересмотру базовых постулатов теории эволюции", - добавляет он.
В своих исследованиях авторы изучали геномы четырех видов нематод, двенадцати видов плодовых мух, и десяти видов приматов, включая человека.
Они сравнивали геномы близкородственных видов, и оценивали вероятность приобретения отдельных генов с помощью горизонтального переноса, а также давность их приобретения.
В частности, они обнаружили 17 ранее известных генов в организме человека, которые были приобретены через горизонтальный перенос, и определили еще 128 генов, приобретенных с помощью горизонтального переноса, которые ранее не были известны.
Было доказано, что один из самых известных генов - ген ABO, определяющий группу крови индивидуума, был приобретен позвоночными через горизонтальный перенос генов. Большинство обнаруженных "горизонтальных" генов отвечают за выработку ферментов, участвующих в метаболизме: в расщеплении молекул жира и аминокислот, в различных иммунных процессах, модификациях белка и работе антиоксидантной системы.
Ученые также выяснили, откуда именно пришли эти гены. Наиболее распространенными донорами были бактерии и другие типы простейших микроорганизмов. На втором месте в списке доноров были представители царства грибов, а также вирусы.
Соавтор исследования Dr. Chiara Boschetti из Кембриджа, говорит:
"Наше исследование показывает, что при секвенировании генома мы не должны считать "бактериальные последовательности" погрешностью или артефактом - они являются подлинными, и образовались в результате горизонтального переноса генов, который, как оказалось, вполне возможен и у сложноорганизованных животных".
.
