Genning gorizontal uzatilishi, ya'ni ota-onadan avlodga o'tmasligi kabi hodisa kashf etilgandan beri sayyoramizdagi butun tirik dunyo yagona axborot tizimi sifatida namoyon bo'ldi. Va bu tizimda bir turning muvaffaqiyatli evolyutsion ixtirosini boshqasidan olish mumkin bo'ladi. Vertikal va gorizontal genlarni uzatish nima, bu jarayonning mexanizmlari va organik dunyoda misollar - bularning barchasi maqola.
Qoʻshni genlar
Biz genlarimizni ota-onamizdan olishimizni hamma biladi. Va ular ota-onalaridan. Bu vertikal uzatish. Va agar to'satdan omon qolish yoki moslashish uchun foydali bo'lgan mutatsiya yuzaga kelsa va populyatsiya genomida o'z o'rnini topsa, u holda tur mavjudlik uchun kurashda afzalliklarga ega bo'ladi.
Shu bilan birga, odamning o'ziga xos genlari bor,shira o'ziga xos, akulalar esa o'ziga xosdir. Ularning turlar orasiga kirib borishi deyarli mumkin emas. Ammo ba'zida shunday bo'ladi - bu gorizontal gen transferi.
Zamonaviy genetik muhandislik shunday qiladi. Genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlar bunday gen almashinuvining natijasidir (masalan, yuqoridagi fotosuratda yorqin tardigrad). Ammo tabiatda bu hodisa uzoq vaqtdan beri mavjud.
Maslaning mohiyati
Vertikal gen transferi - irsiy materialning ota-ona shakllaridan qiz organizmlarga oʻtish hodisasi.
Gorizontal gen koʻchishi - genlarni bir kattalar organizmidan ikkinchisiga oʻtkazishning tabiiy holati. Shu bilan birga, ob'ektiv ravishda ikkita organizm mavjud bo'lib, ba'zan ular turli biologik turlarga tegishli.
Bakteriyalarda genlarning gorizontal uzatilishiga misol sifatida qarshilik genlarining bir bakteriya shtammidan boshqasiga oʻtkazilishini keltirish mumkin.
Kerakli shartlar
Ushbu hodisani tushunish uchun printsipial jihatdan bunday uzatish mumkin bo'lgan shartlarni bilish kerak, xususan:
- Genlarni bir hujayradan ikkinchisiga, bir organizmdan ikkinchisiga "tashuvchi" vositachi bo'lishi kerak.
- Xost gen toʻplamiga begona genlarni kiritish imkonini beruvchi molekulyar mexanizm boʻlishi kerak.
Bu shartlarni retroviruslar va boshqa transpozonlar (DNK elementlari) bajarishi mumkin. Bugungi kunda gen injeneriyasi gorizontal genlarni uzatishning aynan shunday usullarini qo'llagan.
BiroqBugungi kunda bunday genlarni ko'chirish mexanizmlari faqat o'rganilmoqda, viruslarga qo'shimcha ravishda, bunday o'tish dezoksiribonuklein kislotalarning erkin bo'limlari (transpozonlar) yordamida ham sodir bo'lishi mumkin, ular oddiy introduksiya orqali yoki parazit organizmlar bilan. Ikkinchisi nafaqat xostning genetik apparatini, balki biotsenoz tizimidagi ekologik o'rnini ham o'zgartirishi mumkin.
Fon
Bu birinchi marta 1959-yilda Yaponiyada tasvirlangan turli bakteriya shtammlari oʻrtasida antibiotiklarga chidamlilik genlarini oʻtkazish edi.
1990-yillarning oʻrtalaridayoq molekulyar biologlar prokaryotlar va eukariotlarda genlarning gorizontal uzatilishi sayyoramizdagi hayotning evolyutsion rivojlanishida ishtirok etishini isbotladilar.
2010-yilda professor Sedrik Feschott tomonidan opossum va saimiri maymunlari genomining tahlili taqdim etilgan tadqiqoti nashr etildi. Ularni bir turdagi hasharotlar tishlagan. Sutemizuvchilar genomlarida 98% hasharotlar bilan o'xshash transpozoon topildi. Maʼlumot uchun, bu hasharotlar nafaqat maymun va opossumlarni tishlaydi.
Bundan buyon organizmlarning turli sohalari oʻrtasida genlarning gorizontal uzatilishi haqidagi gipoteza biologiyaning yangi paradigmasiga aylandi.
Rangli xatolar
Agar so'nggi 30 yil davomida bakteriyalarda gorizontal gen o'tkazilishi biologlar orasida shubha tug'dirmagan bo'lsa, unda uning ko'p hujayrali organizmlarda bo'lishi mumkinligi ko'plab savollarni tug'dirdi. Aynan o'sha paytda biologlarning e'tiborini umumiy shira o'ziga tortditanasi yashil va qizil rangga ega bo'lgan shaxslar mavjud.
Qizil rangli shaxslarga rang beruvchi pigmentlar tahlili karotenoidlar - o'simlik pigmentlari mavjudligini aniqladi. Shira o'simlik organizmlariga xos bo'lgan genlarni qayerdan olgan? Bugungi kunda hasharotlar genomini tartiblash tadqiqotchilar uchun juda oddiy masala. Qizil pigment sintezi uchun mas'ul bo'lgan shira genlari shira tanasida hech qanday ko'rinadigan zarar keltirmasdan parazitlik qiladigan ba'zi zamburug'larniki bilan mutlaqo bir xil ekanligi ma'lum bo'ldi.
Ehtimol, shira evolyutsiyasi boshlanishida (taxminan 80 million yil oldin) genetik mashinada nosozlik yuz bergan va hasharotlar genomiga qo'ziqorin genlari kiritilgan.
Evolyutsiya va biologik xilma-xillik
Organik dunyoning barcha filogenetik sistematikasi Darvinning divergentsiya kontseptsiyasiga asoslanadi. Uning mohiyati quyidagicha: turning populyatsiyalari o'rtasida reproduktiv izolyatsiya sodir bo'lishi bilan biz turlanish jarayoni haqida gapirishimiz mumkin. Va allaqachon ikkita tur tabiiy tanlanish va tasodifiy mutatsiyalar asosida rivojlanishda davom etmoqda.
Turlar va kattaroq taksonlar oʻrtasida genlarning gorizontal oʻtishini kashf qilish faqat shunday qisqa fazo-vaqt davrida (4 milliard yil) sayyoramizdagi tirik materiya bir hujayrali shakllardan yuqori darajada tashkil etilgan koʻp hujayralilarga oʻtishi mumkinligini isbotladi.
Shunday qilib, sayyoramizning butun biotasi yangi irsiy belgilarni yaratish uchun yagona laboratoriyaga aylanadi va bu genlarning gorizontal harakatidir.evolyutsiya jarayonini sezilarli darajada tezlashtirishi mumkin va davom etmoqda.
Keling, genlarni qarzga olaylik
2015-yilda Kembrijlik (Buyuk Britaniya) genetik Alister Krisp Drosophila mevali chivinlarining 12 turi, dumaloq qurtlarning 4 turi va primatlarning 10 turi (ulardan biri odam) genomlarini oʻrgandi. Olim DNKning "begona" bo'limlarini qidirayotgan edi.
Tadqiqot natijalari eukariotlarda genlarning gorizontal oʻtkazilishi natijasi boʻlgan genomlarda 145 ta hudud mavjudligini tasdiqladi.
Ushbu genlarning ba'zilari oqsillar va lipidlar almashinuvida, ikkinchisi - immun reaktsiyalarida ishtirok etadi. Eng muhimi, bu genlarning ehtimoliy donorlarini aniqlash mumkin edi. Ular protistlar (eng oddiy eukariotlar), bakteriyalar (prokaryotlar) va zamburug'lar bo'lib chiqdi.
Biz-chi
Odamlarda gorizontal gen oʻtkazish orqali AB0 qon guruhlari uchun masʼul genlar paydo boʻlgani allaqachon ishonchli maʼlum.
Primatlardagi bunday genlarning koʻchishi haqidagi dalillarning aksariyati juda qadimiy kelib chiqishi boʻlib, boshqa xordatlar bilan umumiy ajdodga borib taqaladi.
Yaqinda oʻtkazilgan tadqiqotlarga koʻra, odamlarda yoʻldoshning hosil boʻlishi virusning geni uchun ham masʼul boʻlib, u platsenta hayvonlari paydo boʻlgan paytda bir joyda tutilgan.
Inson genomini sekvensiyalash natijalari shuni ko'rsatdiki, unda "uxlab yotgan genlar" deb ataladigan virusli genomlarning taxminan 8% bo'laklari mavjud.
Mutantlar davri
Mana biz keldikyashil faollar qo'rqitadigan dahshatli hikoyalar mavzusi. Agar bu "uxlab yotgan" genlar yoqilsa-chi? Yoki Shomil odamni tishlab, uning genomiga qandaydir dahshatni tortadimi? Yoki biz genetik jihatdan o'zgartirilgan soyani yeymiz va mutantga aylanamizmi? Ammo 4 milliard yil davomida sayyoramizdagi biologik xilma-xillik ko'paydi va siz va men hali ham kitlarga o'xshaymiz, shira qo'ziqorin kabi. Nega shunday?
Birinchidan, hayotning oʻzi mavjud ekan, tabiatda gorizontal oʻtish mexanizmi mavjud. Va shira misolida, bunday gen o'tkazilishi organizmlarning atrof-muhit sharoitlariga moslashishini oshirishga qaratilganligi aniq (qizil ranglar o'simliklarning ayrim qismlarida kamroq ko'rinadi). Va bu ma'noda genetik muhandislar yangi hech narsa o'ylab topmadilar. Arktika baliqlari genlariga ega pomidorlar sovuqqa chidamliligini oshirdi, bu ularni shimoliy hududlarda etishtirish imkonini beradi.
Ikkinchidan, genetik transfer imkoniyatiga qaramay, biz haligacha sayyoramizdagi barcha tirik organizmlar genomining unifikatsiyasini (bir xilligini) kuzatmaganmiz. Hujayra va organizm bo'lgan biologik tizimning barqarorligi samarasiz genlar almashinuvini cheklash uchun etarlicha yuqori. Biroq, ayni paytda, biologik xilma-xillikka olib keladigan biologik evolyutsiya quroli bo'lgan bu transfer. Shunday ekan, ko‘p vaqt o‘tmay ayiqlar uçurtmalarga, itlar xameleyonga o‘xshab qoladi.
