Prawda

Czwartek, 28 marca 2024 - 13:36

« Poprzedni Następny »


Jak często geny przeskakują między gatunkami?


Jerry Coyne 2015-04-18

Lynn Margulis (ur. 5 marca 1938 w Chicago, zm. 22 listopada 2011 w Amherst - biolog amerykańska. Opracowała teorię mówiącą, że mitochondria i chloroplasty w komórkach to pozostałości po żyjących niegdyś w symbiozie bakteriach.
Lynn Margulis (ur. 5 marca 1938 w Chicago, zm. 22 listopada 2011 w Amherst - biolog amerykańska. Opracowała teorię mówiącą, że mitochondria i chloroplasty w komórkach to pozostałości po żyjących niegdyś w symbiozie bakteriach.

Kilka tygodni temu opublikowano artykuł o genetyce, ale dopiero teraz miałem czas go przeczytać. Artykuł jest o zjawisku horyzontalnego transferu genów (HGT), gdzie geny przechodzą między genomami daleko spokrewnionych gatunków. Przykłady obejmują wchłanianie bakterii przez inne gatunki (tak powstały mitochondria, którą to teorię pierwsza wysunęła Lynn Margulis; te mitochondria, kiedyś wolno żyjące bakterie, dodają swoje geny do wchłaniającego je organizmu); transfer genów pigmentu z grzybów do mszyc, co daje mszycom czerwony kolor i, być może, pomaga im się ukryć; i transfer kilku enzymów z bakterii do owadów, co pomaga owadom wykorzystywać nowe rośliny jako pokarm.

Zjawisko HGT jest nazywane “nie-darwinowskim”, ponieważ po prostu Darwin go nie przewidział, ani też nie wyobrażano go sobie we wczesnych dniach “nowoczesnej syntezy ewolucyjnej”. Wbrew jednak niektórym krytykom ewolucji HGT nie unieważnianowoczesnej teorii ewolucji. Transfer genów między daleko spokrewnionymi gatunkami jest bowiem po prostu nowym źródłem zróżnicowania genetycznego – jak mutacja – którego los nadal zależy od tego, czy ten transfer jest korzystny, czy niekorzystny dla gospodarza. W wypadku mszyc, na przykład, częstotliwość nabytych genów pigmentu wzrosła przez dobór naturalny, ale gdyby były szkodliwe, zostałyby wyeliminowane.


Ten rodzaj transferu genu może mieć miejsce na kilka sposobów: przez zjedzenie jednego organizmu przez inny i włączenie następnie DNA tego organizmu do genomu; przez zakaźny transfer mikroorganizmów, po którym następuje jakiś rodzaj inkorporacji; lub po prostu przez wchłonięcie mikroorganizmów do ciała, jak wrotki, które absorbują wodę po tym, jak zostały wysuszone.


Nieczęsty HGT zatem nie rozbija teorii ewolucji, ale rozszerza ją przez pokazanie, że „mutacja” – surowiec ewolucji – może być nabyta w sposób, którego poprzednio nie podejrzewano.


Gdyby jednak HGT był bardzo, bardzo częsty, to całkowicie zatarłby ewolucyjne pokrewieństwo organizmów widziane w ich DNA. Gdyby gatunek Drosophila, na przykład, wielokrotnie otrzymywał geny od mikroorganizmów, a różne gatunki much otrzymywałyby inne geny, to można zupełnie pobłądzić przy używaniu sekwencji DNA, by zobaczyć ich pokrewieństwo. Kompletnie pomiesza ci to filogenezę, jeśli włączysz horyzontalnie nabyty DNA od niespokrewnionych gatunków w algorytmy tworzące drzewa rodowe. To była podstawa niesławnej okładki „New Scientist” z tytułem “Where Darwin Went Wrong”. „Błędem” było rzekomo, że Darwin wyobrażał sobie rozgałęziony krzak życia, ale HGT mogło znaczyć, że gałęzie zostają wymazane przez transfer DNA od odlegle spokrewnionych gatunków i nie da się w ogóle zdefiniować krzaka.


Na szczęście dla ewolucjonistów, HGT nie jest zbyt częsty – z pewnością niewystarczająco częsty, by uniemożliwić nam rekonstruowanie ewolucyjnego pokrewieństwa, co naukowcy zrobili niedawno dla rodzin ptaków (patrz tutaj). Okrzyki, że “Darwin mylił się!” lub “Teoria ewolucji jest obalona!” są po prostu mylne. Rozgałęziający się krzew życia jest nadal bezpieczny, chociaż są kawałki kory, które przemieszczają się między gałęziami.


Nowy artykuł w “Genome Biology” Alastaira Crispa i in. (odnośnik i link poniżej) jest pierwszą próbą systematycznego zbadania ile jest HGT między trzema grupami organizmów wielokomórkowych (nicieni, much i naczelnych) a prostszymi (grzyby, mikroby, glony). Dokonali skanu genomowych sekwencji DNA gatunków z każdej z tych grup, szukając takich sekwencji genów u nicieni, much i ludzi, które były znacznie bardziej podobne do sekwencji u innych gatunków niż u najbliżej spokrewnionych gatunków wielokomórkowców. Na przykład, mogli znaleźć gen u jednego lub kilku gatunków muszek owocowych, którego sekwencja była znacznie podobniejsza do genu w bakterii niż jakiegokolwiek genu u innych wielokomórkowców. Sugerowałoby to, że ten gen został przeniesiony z bakterii do muszek. (Jest inna możliwość: że ten gen nie jest wynikiem HGT, ale był obecny u wspólnego przodka wszystkich tych gatunków i po prostu zgubiony u wszystkich nielatających gatunków wielokomórkowców. Autorzy jednak wykluczyli taką możliwość.)


Badacze podzielili geny, które przypuszczalnie przeniosły się przez HGT na trzy klasy: A, B i C, różniące się stopniem pewności co do zajścia HGT (tj. stopniem nasilenia podobieństwa DNA między spokrewnionymi i bardzo niespokrewnionymi gatunkami). „A” jest złotej kategorii z bardzo wysokim prawdopodobieństwem HGT, podczas gdy B i C są mniej pewne, ale nadal prawdopodobnie odzwierciedlają HGT.


Crisp i in. pokazali umiarkowaną, ale niezbyt wysoką częstotliwość HGT w dwóch grupach i niską częstotliwość w innej. Wynik sugeruje, że istotnie zachodzi HGT i nie jest niesłychanie rzadki oraz że może dawać wkład do zmiany ewolucyjnej. Poziom HGT nie jest jednak wystarczająco wysoki, by albo wymazać drzewa filogenetyczne, albo sugerować, że powinniśmy zrewidować teorię, by stwierdzić, że zmienność genetyczna częściej pochodzi z HGT niż ze zwykłych mutacji w organizmach.


Ważne odkrycia:

  • Najpierw przypomnienie: naczelne mają z grubsza 20 tysięcy genów, muszki owocowe 15 tysięcy, a nicień Caenorhabditis około 11 tysięcy. Jak widać, różnica w liczbie genów u tych gatunków nie jest duża: ewolucjoniści i biolodzy rozwoju byli zaskoczeni tymi danymi, kiedy pojawiły się po raz pierwszy. Wydajemy się być znacznie bardziej skomplikowani niż muchy, ale nie mamy dużo więcej genów. Różnica może polegać na tym, jak te geny są używane, to jest, na regulacji dość stałej liczby genów.
  • Ile zaszło HGT? U naczelnych liczba genów, które przeniosły się przez HGT w klasach A, B i C wynosi odpowiednio 32, 79 i 109. U Drosophila jest to 40, 25 i 4. U nicieni 68, 127 i 173. Jest znacznie mniej HGT u much niż w innych grupach, ale nadal rozmiary HGT są tylko umiarkowane u robaków i u naczelnych: około 0.2%- 1.5%, zależnie od gatunku i klasy genów. Nie jest to wystarczająco dużo, by transfer stanowił poważny problem przy tworzeniu drzew filogenetycznych.
  • Większość genów przeniesionych we wszystkich trzech grupach to geny produkujące enzymy, co ma sens, ponieważ dają one natychmiastowo nowe funkcje otrzymującemu je organizmowi. Najczęściej przenoszone geny wpływają na układ odpornościowy, metabolizm lipidów, modyfikację innych dużych cząsteczek, białka tworzone przez organizmy w stresie i działalność przeciwutleniania. To dotyczy zarówno robaków, jak much i naczelnych.  
  • Co ciekawe, jeden z genów, który mógł być przeniesiony horyzontalnie, to gen grup krwi Landsteinera u naczelnych: gen produkujący różne antygeny w czerwonych krwinkach, które dają grupy krwi A, B, AB lub O.
  • Wreszcie, przez umieszczenie przypuszczalnie przeniesionych genów na drzewie rodzinnym wielokomórkowców ustalili, że transfer genów jest zarówno pradawny, jak trwający nadal: geny HGT były nabywane zarówno w prastarych częściach filogenezy grupy, jak w bliższych czasom obecnym: na przykład, w linii rodowej tylko jednego gatunku naczelnych – co sugeruje niedawny HGT, od czasu, kiedy ten jeden gatunek oddzielił się od innych naczelnych.

Skąd pochodzą geny przeniesione do naczelnych, robaków i much? Autorzy dostarczają poręcznego wykresu:



Odbiorcy są w kolumnie po lewej stronie, grupy dawców na dole. Jak widać, większość genów pochodzi od mikrobów: bakterii i protistów. Nie jest to zaskakujące, ponieważ te organizmy mogą przekazywać geny albo przez połknięcie ich, albo zakażenie.


W wyniku mamy nowe odkrycia z kilkoma niespodziankami – gen grup krwi ABO nadal mnie zdumiewa i wolałbym mieć więcej potwierdzeń tego odkrycia – ale nic z tego nie zagraża teorii ewolucyjnej. I chociaż moim zdaniem zakres HGT jest niski, szczególnie u much, autorzy próbują argumentować, że jest dość wysoki. Jak piszą w zakończeniu artykułu:


Chociaż zaobserwowane rozmiary nabywania horyzontalnie przekazywanych genów u eukariontów są ogólnie niższe niż u prokariontów, wydaje się, że nie jest to rzadkie zjawisko i HGT przyczynił się do ewolucji wielu, być może wszystkich zwierząt, a proces ten trwa w większości linii rodowych. Od dziesiątków do setek obcych genów ulega ekspresji we wszystkich zbadanych przez nas zwierzętach, włącznie z ludźmi. Większość tych genów dotyczy metabolizmu, co sugeruje, że HGT przyczynia się do biochemicznego zróżnicowania podczas ewolucji zwierząt.  


No cóż, technicznie rzecz biorąc, “173” to prawie dwie “setki”, ale uważam, że rzeczywiste liczby podane powyżej, jak też odsetek genów w genomie, które zostały nabyte przez HGT, pokazują, że nie występują tak powszechnie, jak sugeruje powyższy akapit.  


Niemniej jest wyraźne, że mamy nowe źródło zmienności genetycznej i to takie, które może przyczynić się do ewolucji adaptacyjnej. Pamiętajmy jednak, że częstotliwość transferu HGT jest niska i takie zdarzenia muszą być rzadkie, nie jesteśmy więc upoważnieni do powiedzenia, ani że liczba, ani powszechność wydarzeń HGT jest znacznie wyższa niż liczba nowości genetycznych wytworzonych przez bardziej konwencjonalny proces mutacji zachodzących w genomie w danym gatunku. To dlatego rozgałęziający się krzew życia wydaje się nadal bezpieczny. 

_________

Crisp, A., C. Boschetti, M. Perry, A. Tunnacliffe, and G. Micklem. 2015. Expression of multiple horizontally acquired genes is a hallmark of both vertebrate and invertebrate genomes. Genome Biology 16:50, doi 10.1186/s13059-015-0607-3.


How often do genes move between distantly related species

Why Evolution Is True, 10 kwietnia 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska



Jerry A. Coyne

Profesor na wydziale ekologii i ewolucji University of Chicago, jego książka "Why Evolution is True" (Polskie wydanie: "Ewolucja jest faktem", Prószyński i Ska, 2009r.) została przełożona na kilkanaście języków, a przez Richarda Dawkinsa jest oceniana jako najlepsza książka o ewolucji.  Jerry Coyne jest jednym z najlepszych na świecie specjalistów od specjacji, rozdzielania się gatunków.  Jest wielkim miłośnikiem kotów i osobistym przyjacielem redaktor naczelnej.

Skomentuj Tipsa en vn Wydrukuj




Komentarze
4. Porywacze mitochondriów mieczysławski 2015-04-19
3. Częstotliwość caetera Lengyel 2015-04-18
2. Częstotliwość Lengyel 2015-04-18
1. GMO i przesądy mieczysławski 2015-04-18


Nauka

Znalezionych 1469 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Jak małpy człekokształtne (włącznie z ludźmi) straciły swoje ogony   Coyne   2024-03-26
Ale najpierw kawa   Tonhasca Júnior   2024-03-21
Ideolodzy: dlaczego nauczanie genetyki musi mieć charakter społeczno-polityczny   Coyne   2024-03-19
Przepływ genów od neandertalczyków i denisowian do ludzi „współczesnych” i odwrotnie   Coyne   2024-03-14
Wejdź – skoro nalegasz   Tonhasca Júnior   2024-03-09
Czy “bezpłciowe” bakterie tworzą biologiczne gatunki?   Coyne   2024-03-06
Carl Zimmer o gatunkach i ochronie     2024-02-29
Kolejna błędna próba skorygowania ewolucji   Coyne   2024-02-22
Ryjący w ziemi przedsiębiorcy   Tonhasca Júnior   2024-02-15
Olbrzymie armie o niezliczonych umiejętnościach    Tonhasca Júnior   2024-02-08
Wejdź, powiedziała, dam ci schronienie przed burzą   Tonhasca Júnior   2024-01-15
Czy ludzie wyewoluowali w wodzie?   Coyne   2024-01-08
Jak upadają wielcy   Tonhasca Júnior   2024-01-04
Oczy reniferów zmieniają kolor, żeby łatwiej im było dostrzec jadalne porosty   Coyne   2023-12-30
Życzliwi przestępcy   Tonhasca Júnior   2023-12-28
Conor Friedesdorf (i Alexander Barvinok) o ideologicznym przymusie na amerykańskich uczelniach   Coyne   2023-12-26
Zdumiewający manipulatorzy   Tonhasca Júnior   2023-12-25
Nie gryzie się ręki, która cię zapyla   Tonhasca Júnior   2023-10-19
Rewolucja komunikacyjna   Hannam   2023-10-18
BBC szerzy propagandę rolnictwa organicznego, a biedni na świecie cierpią   i Kathleen Hefferon   2023-10-13
Niezwykły przypadek koewolucji i specyficzności zapylacz/storczyk   Coyne   2023-10-07
Płeć męska lub żeńska: nie ma nic pomiędzy   Elliot   2023-10-03
Myślenie intuicyjne i analityczne   Novella   2023-09-29
„Kryzys klimatyczny” to mistyfikacja   Williams   2023-09-25
Jak (i dlaczego) ośmiornica edytuje swój RNA   Lewis   2023-09-23
„Najbardziej znany zabójca ludzi”: jakie są prawdziwe początki XIV-wiecznej Czarnej Śmierci?   Lewis   2023-09-15
Do jakiego stopnia pary mają wspólne cechy?   Novella   2023-09-14
Kenia daje zielone światło 58 projektom GMO – naukowcy na całym świecie kontynuują badania w dziedzinie biotechnologii, mimo procesów sądowych i dezinformacji   Ombogo   2023-09-08
Lancet atakuje anty-przebudzenie, a czytelnik odpowiada   Coyne   2023-08-24
Więcej wyrafinowanej teologii: uczony religijny zastanawia się, czy neandertalczycy mieli nieśmiertelne dusze   Coyne   2023-08-16
Aktywiści anty-GMO w Afryce szerzą mity i strach, ale nie przedstawiają żadnych naukowych dowodów   Abutu   2023-08-14
Mało znana strona ryjkowców   Tonhasca Júnior   2023-08-11
Dlaczego nie można być osobą transrasową?   Coyne   2023-08-10
Walka z malarią za pomocą inżynierii genetycznej   Novella   2023-08-08
Jak restrykcje Unii Europejskiej podsycały głosy przeciwko GMO, jak również głód na globalnym Południu, a zwłaszcza w Afryce   Oria   2023-08-02
Nieznośni mali pomocnicy   Tonhasca Junior   2023-07-29
Macedońskie skarby   Tonhasca Júnior   2023-07-26
GMO i motyle   Novella   2023-07-25
Narzucanie ideologii naturze: Kew Garden celebruje „rośliny queer”   Coyne   2023-07-24
Smak miesiąca   Tonhasca Júnior   2023-07-20
Kłopoty na wylocie   Szczęsny   2023-07-18
Ideologiczne podważanie biologii   i Luana S. Maroja   2023-07-17
Role mężczyzn i kobiet w polowaniu, raz jeszcze   Coyne   2023-07-15
David Hillis o specjacji   Coyne   2023-07-13
Niechętni dawcy i pracowici biorcy   Tonhasca Júnior   2023-07-08
Grube problemy z jelitem   Szczęsny   2023-07-07
Badaczka z Leakey Foundation twierdzi, że kości orangutanów mówią nam, że biologiczna płeć jest spektrum, a nie binarna   Coyne   2023-06-30
Przez dziurkę od klucza   Szczęsny   2023-06-24
Nowa (nie podparta żadnymi dowodami) hipoteza, która eliminuje role płciowe w społecznościach łowców-zbieraczy   Coyne   2023-06-22
Błędne wyobrażenia o ewolucji   Coyne   2023-06-16
Influencerzy z podziemia   Tonhasca Júnior   2023-06-13
Jak wyewoluowało ubarwienie ostrzegawcze?   Coyne   2023-06-12
„San Francisco Chronicle” bardzo myli się w sprawie biologicznej płci   Coyne   2023-06-09
Kolczasty problem   Tonhasca Júnior   2023-06-06
Wpaść w amok. Empiryczna analiza szaleńczych zabójstw pokazuje, że wyłaniają się dwa różne wzorce.   King   2023-06-03
Błędna krytyka genetycznych testów na pochodzenie   Coyne   2023-06-02
Zdatny do lotu   Tonhasca Júnior   2023-06-01
‘Raniąca’ idea merytorycznych podstaw nauki    i Jerry Coyne   2023-05-29
Główny problem w filogenezie zwierząt wydaje się być rozwiązany   Coyne   2023-05-26
Americana   Tonhasca Júnior   2023-05-24
Czy uprawa jabłek odzwierciedla bigoterię?   Coyne   2023-05-18
Kenia: Musimy zająć się brakiem bezpieczeństwa żywnościowego, ale najpierw musimy położyć kres dezinformacji na temat upraw modyfikowanych genetycznie   Oria   2023-05-16
Czytanie myśli z fMRI i AI   Novella   2023-05-05
Jest lepiej niż myślisz   Lomborg   2023-05-03
Dwudziestu dziewięciunaukowców publikuje artykuł w obronie merytorycznych podstaw w nauce     2023-05-01
Niewygodna historia   Ferguson   2023-04-28
Biologia rezygnacji z działania: kiedy kontynuować, a kiedy spasować   Coyne   2023-04-26
Porywacze ciał   Tonhasca Júnior   2023-04-25
Porażka jest kluczowym składnikiem innowacji   Ridley   2023-04-22
Używanie roślin jako biofrabryk   Novella   2023-04-14
Dawno zmarli przemawiają do nas   Tonhasca Júnior   2023-04-12
Wątpliwi pomocnicy    Tonhasca Júnior   2023-04-08
Uganda: aktywiści przeciwni biotechnologii szerzą dezinformację   Wetaya   2023-04-05
Anglia pozwala na uprawy poddane edycji genów   Novella   2023-04-03
Recenzja z książki  Can “The Whole World” Be Wrong?   Rose   2023-04-01
Psychologia ewolucyjna dla początkujących   Coyne   2023-03-27
“Konwergentna” ewolucja mrówek grzybiarek Starego i Nowego świata   Coyne   2023-03-23
Gigantyczna armia małych zabójców   Tonhasca Júnior   2023-03-22
Colin Wright broni binarności płci u zwierząt   Coyne   2023-03-15
AI: gorąca randka z “Sydneyem ”   Gotefridi   2023-03-15
Zmienić język w ekologii i biologii ewolucyjnej! Przykład anemii sierpowatej   Coyne   2023-03-13
Wzrost liczby nieobecnych ojców i towarzyszące temu społeczne problemy   Geary   2023-03-11
No pasarán    Tonhasca Júnior   2023-03-04
Dezinformacja o GMO: Kenijczykom będzie trudno podejmować racjonalne decyzje i to może kosztować życie   Mykonyo   2023-02-24
Twardy kwiat do zgryzienia    Tonhasca Júnior   2023-02-22
ChatGPT niemal zdaje lekarski egzamin końcowy   Novella   2023-02-21
“Rogi” trylobitów mogły być używane jako broń w walkach między samcami   Coyne   2023-02-15
Postmodernizm obnażony   Dawkins   2023-02-14
Powody naszych wierzeń. Jak i dlaczego irracjonalność trzyma nas w swoich szponach i jak możemy z tym walczyć?   Pinker   2023-02-13
Kiedy zapada noc i ziemia jest ciemna   Tonhasca Júnior   2023-02-10
W nowej książce jest słuszna krytyka idei, że są lepsze i gorsze gatunki, ale jest także błędne twierdzenie, że gatunki nie są realne   Coyne   2023-02-06
Kolczatki wydmuchują bąbelki śluzu z nosa, żeby się ochłodzić   Coyne   2023-02-02
Mali i zręczni influencerzy   Tonhasca Júnior   2023-01-31
Dowody na ewolucję: Bezwłose zwierzęta mają martwe geny na sierść   Coyne   2023-01-23
Krew, znój, łzy i pot   Tonhasca Júnior   2023-01-19
Bąkojady czyszczą nosorożce   Coyne   2023-01-18
Mózg używa geometrii hiperbolicznej   Novella   2023-01-16
O wspaniały nowy świecie   Tonhasca Júnior   2023-01-12
Ciepło zabija. Zimno zabija wielu więcej   Jacoby   2023-01-09
Po co badać przestrzeń kosmiczną?   Jacoby   2023-01-04

« 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