Prawda

Czwartek, 28 marca 2024 - 20:44

« Poprzedni Następny »


A genomy ciągle kurczą się…


Carl Zimmer 2016-11-22

Przeżycie skoczkowatych jest uzależnione od bakterii. Niektóre z tych bakterii mają najmniejszy jak dotąd zaobserwowany genom. Zdjęcie copyright Alex Wild.
Przeżycie skoczkowatych jest uzależnione od bakterii. Niektóre z tych bakterii mają najmniejszy jak dotąd zaobserwowany genom. Zdjęcie copyright Alex Wild.

Oto kilka liczb o DNA – kilka dużych, a potem kilka bardzo małych.


Ludzki genom zawiera około 3,2 miliarda par zasad. W zeszłym roku [2012], naukowcy z University of Leceister wydrukowali tę sekwencję w 130 olbrzymich tomach wielkości książki jako eksponat muzealny. Zabrałoby niemal do końca stulecia przeczytanie ich od początku do końca.


Typowy gen składa sie z kilku tysięcy zasad. Genom człowieka zawiera około 21 tysięcy genów, które kodują białka. Są jeszcze inne geny w ludzkim genomie, które kodują cząsteczki znane jako RNA, ale jak wiele tych cząsteczek RNA rzeczywiście robi coś pożytecznego, jest  przedmiotem intensywnej debaty. Wielka część genomu człowieka nie jest ani z genów kodujących białka, ani kodujących RNA. Wiele (być może większość) to martwe geny i przypominające pasożyty odcinki DNA, które nie robią wiele poza powielaniem samych siebie.


Jak pisałem w “New York Times”, 3,2 miliardy par zasad i 21 tysięcy genów nie są zasadniczym wymogiem pozostawania przy życiu. E. coli daje sobie doskonale radę z genomem zawierającym około 4,6 miliona par zasad. Zależnie od szczepu, ten mikrob ma około 4100 kodujących białko genów. To jest około jednej piątej takich genów u nas. Wysoka proporcja genów wobec wielkości genomu u E. coli jest rezultatem prostej, skutecznej genetyki. Mutacje, które wycinają niefunkcjonalny DNA, szerzą się wśród mikrobów znacznie szybciej niż wśród zwierząt.  


E. coli
, z kolei, jest – genetycznie mówiąc – gigantyczna w porównaniu do niektórych innych gatunków. Naukowcy badający świat mikrobów znajdują gatunki z mniejszymi genomami. W artykule w “New York Times” pisałem o rekordowo małym genomie mikroba o nazwie Tremblaya. Jego genom ma zaledwie 139 tysięcy par zasad. To jest 0,004% wielkości naszego genomu. Można wydrukować całą sekwencję w jednej szczupłej książce z miękką okładką, która zmieści się do kieszeni. I ten foremny genom ma tylko 120 kodujących białka genów – 6% naszej kolekcji.


Za każdym razem, kiedy informuję o takich rekordach, próbuję podkreślić, że są to tylko chwilowe rekordy. Tremblaya ma najmniejszy znany genom. Lub, może powinienem teraz dodać, miał najmniejszy genom znany w zeszłym miesiącu.


W tym miesiącu, w piśmie “Genome Biology and Evolution”, Gordon Bennett i Nancy Moran opisali nowego rekordzistę o nazwie Nasuia deltocephalinicola. Ma genom składający się z zaledwie 112 tysięcy par zasad. Wyobraźcie sobie, że bierzecie tę cienką książkę i wyrywacie ostatni rozdział. Jak na ironię, Nasuia upakowuje więcej genów w swój DNA niż Tremblaya –137 kodujących biała genów, według oceny Bennetta i Moran.


Naprawdę uderzające w tych wszystkich obecnych i byłych rekordzistach małych genomów jest to, że wszystkie żyją w jednej, egzotycznej niszy ekologicznej. Bez wyjątku wszystkie można znaleźć wewnątrz odżywiających się roślinami owadów. Tremblaya żyje w czerwcach, podczas gdy Nasuia żyje w skoczkowatych (Macrosteles quadrilineatus).


Wewnątrz swoich gospodarzy te mikroby dokonują reakcji chemicznych z pokarmem konsumowanym przez owady. Owady odżywiają się sokiem roślinnym, który zawiera niewiele składników odżywczych. Bakterie jednak potrafią użyć składników pływających w soku, by budować aminokwasy, które owady mogą następnie zestawiać w białka.


Skoczkowate, cykady, skoczki Proconiini i inne spokrewnione odmiany mają spokrewnione wersje tej samej, prostej bakterii. Przez narysowanie ich drzew ewolucyjnych Bennett i Moran odkryli, że owady weszły w stosunki symbiotyczne z mikrobami ponad 260 milionów lat temu. Poniżej pokazuję ich drzewo dla tych, którzy chcą wszystkich drastycznych szczegółów. Niebieskie linie pokazują Nasuia i spokrewnione linie rodowe mikrobów. Owady mają także inny rodzaj bakterii, znany jako Sulcia. Razem te dwa mikroby dzielą się pracą od milionów lat. (U niektórych owadów do zespołu dołączyły grzyby.)


Przodkowie Nasuia zaczęli jako wolno żyjące mikroby, które miały genomy dorównujące E. coli. Kiedy jednak dostały się do środka gospodarza, mogły tracić DNA bez płacenia za to. Owady dawały im stabilny dom, budując specjalne narządy do ich przechowywania, a nawet przekazywały bakterie swojemu potomstwu. Bakterie odrzuciły wiele genów, które w innych warunkach są niezbędne, jak na przykład szereg genów biorących udział w tworzeniu energii. Musiały tylko dostarczać usług przez syntetyzowanie aminokwasów.


Nasuia 
posiada obecnie rekord, ale przypuszczalnie nie na długo. Jest jeszcze wiele innych gatunków owadów do zbadania. Moran poprosiła Johna McCutcheona z University of Montana, by wykonał kilka wyliczeń dla zrozumienia, jak bardzo mogą zmniejszyć się genomy symbiontów. Wszystkie znane symbionty owadów mają 82 wspólne geny. Jest możliwe, że te geny są absolutnie niezbędne do przeżycia jako symbiont. Symbiont jednak musi także dostarczać korzyści gospodarzowi, bo inaczej gospodarz pozbędzie się go. Potrzeba co najmniej 11 genów do syntetyzowania jednego aminokwasu. Te 93 geny, oceniają McCutcheon i Moran, zmieściłyby się w genomie nie większym niż 70 tysięcy par.  


To zabawne, że te bakterie pozwalają nam sondować jedno z najgłębszych pytań o życie: jak proste może stać się życie i nadal być życiem? Choć ludzie, którzy zarabiają na wyśmiewaniu nauki mogą uważać takie badania za stratę czasu, badanie tych odartych niemal ze wszystkiego organizmów jest także tak praktyczne, jak tylko może być nauka. Na przykład, skoczkowate, które goszczą Nasuia, koszmarem dla farmerów, powodując szkody wielu warzywom przez szerzenie grzybów i bakterii. Niemniej byłyby bezradne bez swoich nadzwyczaj prostych lokatorów. Jeśli możemy zrozumieć, w jaki sposób przeżywają z tak maleńkimi genomami, możemy być w stanie powstrzymać je przed umożliwianiem życia swoim gospodarzom.


Rycina z pracy Bennett i Moran 2013
Rycina z pracy Bennett i Moran 2013

And the Genomes Keep Shrinking…

The Loom, 23 sierpnia 2013

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Carl Zimmer


Wielokrotnie nagradzany amerykański dziennikarz naukowy publikujący często na łamach „New York Times” „National Geographic” i innych pism. Autor 13 książek, w tym „Parasite Rex” oraz „The Tanglend Bank: An introduction to Evolution”. Prowadzi blog The Loom publikowany przy „National Geographic”.


Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj






Nauka

Znalezionych 1469 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Kameleon przekazuje różne informacje różnymi częściami ciała   Yong   2013-12-14
Paradoksalne cechy genetyki inteligencji   Ridley   2013-12-18
Wielki skandal z biopaliwami   Lomborg   2013-12-19
Przedwczesna wiadomość o śmierci samolubnego genu   Coyne   2013-12-22
Czy jest życie na Europie?   Ridley   2013-12-22
Nowa data udomowienia kotów: około 5300 lat temu – i to w Chinach   Coyne   2013-12-26
Na Zeusa, natura jest przeżarta rują i korupcją   Koraszewski   2013-12-26
Proces cywilizacji   Ridley   2013-12-28
Jak karakara wygrywa z osami   Cobb   2013-12-29
Żebropławy, czyli dziwactwa ewolucji   Coyne   2013-12-30
Czy może istnieć sztuka bez artysty?    Wadhawan   2013-12-30
Zderzenie mentalności   Koraszewski   2014-01-01
Skrzydlaci oszuści i straż obywatelska   Young   2014-01-02
Delfiny umyślnie narkotyzują się truciznami rozdymków   Coyne   2014-01-04
Długi cień anglosfery   Ridley   2014-01-05
Ciemna materia genetyki psychiatrycznej   Zimmer   2014-01-06
Co czyni nas ludźmi?   Dawkins   2014-01-07
Twoja choroba na szalce   Yong   2014-01-08
Czy mamut włochaty potrzebuje adwokata?   Zimmer   2014-01-09
Pradawne rośliny kwitnące znalezione w bursztynie   Coyne   2014-01-10
Ratując gatunek możesz go niechcący skazać   Yong   2014-01-11
Ewolucja ukryta w pełnym świetle   Zimmer   2014-01-13
Koniec humanistyki?   Coyne   2014-01-15
Jak poruszasz nogą, która kiedyś była płetwą?   Yong   2014-01-16
Jak wyszliśmy na ląd, kość za kością   Zimmer   2014-01-19
Twoja wewnętrzna mucha   Cobb   2014-01-22
Ukwiał żyje w antarktycznym lodzie!   Coyne   2014-01-25
Dlaczego poligamia zanika?   Ridley   2014-01-26
Wspólne pochodzenie sygnałów płodności   Cobb   2014-01-28
Ewolucja i Bóg   Coyne   2014-01-29
O delfinach, dużych mózgach i skokach logiki   Yong   2014-01-30
Dziennikarski „statek upiorów” Greg Mayer   Mayer   2014-01-31
Dlaczego leniwce wypróżniają się na ziemi?   Bruce Lyon   2014-02-02
Moda na kopanie nauki   Coyne   2014-02-03
Neandertalczycy: bliscy obcy   Zimmer   2014-02-05
O pochodzeniu dobra i zła   Coyne   2014-02-05
Sposób znajdowania genów choroby   Yong   2014-02-07
Czy humaniści boją się nauki?   Coyne   2014-02-07
Kiedy zróżnicowały się współczesne ssaki łożyskowe?   Mayer   2014-02-10
O przyjaznej samolubności   Koraszewski   2014-02-12
Skąd wiesz, że znalazłeś je wszystkie?   Zimmer   2014-02-15
Nauka odkrywa nową niewiedzę o przeszłości   Ridley   2014-02-18
Żyjące gniazdo?   Zimmer   2014-02-19
Planeta tykwy pospolitej   Zimmer   2014-02-21
Nowe niezwykłe skamieniałości typu “Łupki z Burgess”   Coyne   2014-02-22
Dziennik z Mozambiku: Pardalota   Naskręcki   2014-02-23
Wskrzeszona odpowiedź z kredy na “chorobę królów”   Yong   2014-02-26
Dziennik z Mozambiku: Sybilla     2014-03-01
Spojrzeć ślepym okiem   Yong   2014-03-02
Intelektualne danie dnia  The Big Think   Coyne   2014-03-04
Przeczołgać się przez mózg i nie zgubić się   Zimmer   2014-03-05
Gdzie podziewają się żółwiki podczas zgubionych lat?   Yong   2014-03-10
Supergen, który maluje kłamcę   Yong   2014-03-14
Idea, którą pora oddać na złom   Koraszewski   2014-03-15
Zwycięstwa bez chwały   Ridley   2014-03-17
Twarde jak skała   Naskręcki   2014-03-18
Pasożyty informacyjne   Zimmer   2014-03-19
Seymour Benzer: humor, historia i genetyka   Cobb   2014-03-21
Kto to był Per Brinck?   Naskręcki   2014-03-23
Potrafimy rozróżnić między przynajmniej bilionem zapachów   Yong   2014-03-25
Godzina Ziemi czyli o celebrowaniu ciemności   Lomborg   2014-03-27
Słonie słyszą więcej niż ludzie   Yong   2014-03-30
Niebo gwiaździste nade mną, małpa włochata we mnie   Koraszewski   2014-03-31
Wielkoskrzydłe   Naskręcki   2014-04-02
Najstarsze żyjące organizmy   Coyne   2014-04-03
Jak zmienić bakterie jelitowe w dziennikarzy   Yong   2014-04-06
Eureka! Sprytne wrony to odkryły   Coyne   2014-04-07
Sukces upraw GM w Indiach   Lomborg   2014-04-09
Wirus, który sterylizuje owady, ale je pobudza   Yong   2014-04-12
Przystosować się do zmiany klimatu   Ridley   2014-04-14
Jeden oddech, który zmienił planetę   Naskręcki   2014-04-16
Najgorsze w karmieniu komarów jest czekanie   Yong   2014-04-17
Kłopotliwa podróż w przyszłość   Ridley   2014-04-19
Pierwsze spojrzenie na mikroby współczesnych łowców zbieraczy     2014-04-23
Seksizm w nauce o jaskiniowych owadach   Coyne   2014-04-26
Musza bakteria zaprasza inne muszki na uczty owocowe   Yong   2014-04-27
Zachwycający rabuś, który liczy sto milionów lat   Cobb   2014-04-28
Mądrość (małych) tłumów   Zimmer   2014-04-29
Tak bada się ewolucję inteligencji u zwierząt   Yong   2014-05-02
Fantastyczna mimikra tropikalnego pnącza   Coyne   2014-05-03
Dlaczego większość zasobównie wyczerpuje się   Ridley   2014-05-04
Pomidory tworzą pestycydy z zapachu swoich sąsiadów   Yong   2014-05-07
Potrawy z pasożytów   Zimmer   2014-05-08
Technologia jest często matką nauki, a nie odwrotnie   Ridley   2014-05-09
Montezuma i jego flirty   Coyne   2014-05-11
Insekt dziedziczy mikroby z plemnika taty   Yong   2014-05-12
Polowanie na nietoperze   Naskręcki   2014-05-14
Zmień swoje geny przez zmianę swojego życia   Coyne   2014-05-15
Obrona śmieciowego DNA   Zimmer   2014-05-17
Gdzie są badania zwierzęcych wagin?   Yong   2014-05-20
Niemal ssaki   Naskręcki   2014-05-21
Zobaczyć jak splątane są gałęzie drzewa   Zimmer   2014-05-23
Dlaczego ramiona ośmiornicy nie plączą się   Yong   2014-05-24
Niezwykły pasikonik szklany   Naskręcki   2014-05-27
Wąż zgubiony i ponownie odnaleziony   Mayer   2014-05-28
Niespodziewani krewni mamutaków   Yong   2014-05-30
Trochę lepszy  świat   Ridley   2014-05-31
Tam, gdzie są ptaki   Mayer   2014-06-01
Ewolucja, ptaki i kwiaty   Coyne   2014-06-02
Jestem spełniony   Naskręcki   2014-06-04

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Lekarze bez Granic


Wojna w Ukrainie


Krytycy Izraela


Walka z malarią


Przedwyborcza kampania


Nowy ateizm


Rzeczywiste łamanie


Jest lepiej


Aburd


Rasy - konstrukt


Zielone energie


Zmiana klimatu


Pogrzebać złudzenia Oslo


Kilka poważnych...


Przeciwko autentyczności


Nowy ateizm


Lomborg


„Choroba” przywrócona przez Putina


„Przebudzeni”


Pod sztandarem


Wielki przekret


Łamanie praw człowieka


Jason Hill


Dlaczego BIden


Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa


Listy z naszego sadu
Redaktor naczelny:   Hili
Webmaster:   Andrzej Koraszewski
Współpracownicy:   Jacek, , Małgorzata, Andrzej, Henryk