Prawda

Środa, 1 grudnia 2021 - 05:10

« 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     Wyślij artykuł do znajomego:     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 1248 artykuły.

Tytuł   Autor   Opublikowany

Uprawy GMO zredukowały zatrucia farmerów pestycydami   Maina   2021-11-27
Czy genetyka może pomóc wyeliminować nierówność?   Coyne   2021-11-26
Matematyka i prawdziwa historia katastrofy klimatycznej   Lomborg   2021-11-24
Nigeria daje zielone światło kukurydzy GMO   Conrow   2021-11-22
Ugandyjscy studenci nalegają na powszechne stosowanie biotechnologii i uchwalenie prawa o biobezpieczeństwie   Agaba   2021-11-17
Organiczny eksperyment Sri Lanki   Novella   2021-11-16
Ruanda skwapliwie przyjmuje biotechnologię poprzez ekspansję OFAB   Meeme   2021-11-12
Sprzeciw wobec anulowania Huxleya   Coyne   2021-11-05
Farmerka z Kenii zbiera obfity plon z bawełny GM   Meeme   2021-11-04
Czarni uczeni i nauka o rasizmie   Koraszewski   2021-11-03
Kłusownictwo narzuca na słonie dobór w kierunku ewolucji słoni bez ciosów   Coyne   2021-11-01
Marnujemy naszą wielką szansę na edytowanie genów   Ridely   2021-10-29
“Czarne tygrysy” w małym indyjskim rezerwacie sugerują losowy dryf genetyczny   Coyne   2021-10-26
Wytwarzanie białek w roślinach przez rolnictwo molekularne   Novella   2021-10-20
Strzelby, zarazki, maszyny to zdecydowanie antyrasistowska książka. Dlaczego lewica jej nie kocha?   Barnett   2021-10-13
Nigeryjscy farmerzy nie mogą się doczekać wystarczających ilości GM nasion wspięgi wężowatej   Gakpo   2021-10-12
Dobór płciowy versus dobór naturalny: na przykładzie chrząszczy   Coyne   2021-10-08
Edytowanie genów kluczem do ulepszenia podstawowych upraw w Afryce   Abugu   2021-10-01
Bakłażan GMO jest udokumentowaną wygraną ubogich farmerów   Conrow   2021-09-23
O Jezu, wskrzeszają mamuta!   Koraszewski   2021-09-17
Wszystkie antyizraelskie wiadomości zasługują na publikację   Bard   2021-09-04
Tożsamość etniczna i rasa   Coyne   2021-08-30
Środowiskowcy mylili się – nie stoimy przed apokalipsą owadów   Ridley   2021-08-13
Czy znaleziono najstarszy dowód na istnienie zwierzęcia? Nowa gąbko-podobna skamieniałość liczy 890 milionów lat   Coyne   2021-08-11
Psy rozumieją ludzi   Novella   2021-08-06
Nowy start nauki o życiu w epoce genu   Ridley   2021-08-05
Użycie ognia przez homininy: przykład szybkiej ewolucji kulturowej?   Coyne   2021-08-04
Historia pandemii jest historią zaprzeczania   Jackoby   2021-07-27
Nieuchwytny neuron babci   Novella   2021-07-22
Cierpienie i pytanie, czy przestaniemy jeść mięso   Koraszewski   2021-07-14
Czy nadchodzi hydroponika?   Novella   2021-07-13
Raport Unii Europejskiej o glifosacie   Novella   2021-07-10
Dlaczego ideologii nie należy mieszać z nauką   Coyne   2021-06-30
Nagonka na Izrael grasuje w stowarzyszeniach nauk ścisłych, medycyny i edukacji   Chesler   2021-06-24
Szczęśliwi pracoholicy   Witkowski   2021-06-03
Propaganda w wykonaniu nauczycieli akademickich   Chesler   2021-06-02
Ewolucja wielokomórkowości   Novella   2021-05-07
Polityczna polaryzacja jest przesadzona   Novella   2021-05-04
Wrotki były kiedyś sztandarową grupą istot bez seksu, a teraz sądzi się, że ukradkiem odstawiają szybkie numerki   Coyne   2021-04-22
Błędna historia antykolonializmu   Tupy   2021-04-21
Mayflower wyrusza w podróż raz jeszcze   Koraszewski   2021-04-19
Genetyczny przełącznik CRISPR   Novella   2021-04-16
Wielkie zdarzenie oksydacyjne   Novela   2021-04-09
Kiedy panika klimatyczna zlewa się z kulturą anulowania   Lomborg   2021-04-06
Czy wykształceni ludzie są bardziej antysemiccy?   Albert Cheng i Ian Kingsbury   2021-04-05
Nieoczekiwana historia i cudowny sukces szczepionek   Ridley   2021-03-31
Innowacja jest geograficznie zlokalizowanym i chwilowym zjawiskiem   Ridley   2021-03-29
Czy gąbki są najbliższymi krewnymi pozostałych zwierząt?   Coyne   2021-03-26
Kilka lekcji z rosyjskiej rewolucji. Jak kuszący radykalny nihilizm prowadzi do ekstremizmu   Geifman   2021-03-22
Wracamy do raju?   Łukaszewski   2021-03-18
Ślimakowi morskiemu odrasta tułów z odciętej głowy, czyli “autotomia z kleptoplastią”   Coyne   2021-03-15
Ewolucyjne korzyści udawania ofiary   Clark   2021-03-11
Ludzie i wymieranie megafauny   Novella   2021-03-10
Banany edytowane przez CRISPR   Novella   2021-03-02
Nikczemne grzyby naśladują kwiaty trawy, by ułatwić własne rozmnażanie się   Coyne   2021-02-26
Co zabiło megafaunę Ameryki Północnej?   Novella   2021-02-25
Stresy i nowe szczepy wirusa   Ridley   2021-02-12
EWOLUCJA wirusa Covid-19   Coyne   2021-02-10
Czy „toksyczna kobiecość” jest główną przyczyną bojów o społeczną sprawiedliwość?   Coyne   2021-02-08
Najmniejszy gad (i owodniowiec) świata: BARDZO mały kameleon   Coyne   2021-02-05
Dlaczego kocimiętka i matatabi doprowadzają koty do szaleństwa? Grupa badaczy mówi, że te rośliny mogą chronić je przed komarami   Coyne   2021-02-02
Bądźcie sceptyczni wobec wideo pokazujących “skutki uboczne” szczepionki   Novella   2021-01-28
Szaleństwo odnawialnej energii   Ridley   2021-01-23
Głębia ludzkiej historii   Novella   2021-01-19
Dlaczego szczepionki mRNA mogą zrewolucjonizować medycynę?   Ridley   2021-01-02
Szczepionka mRNA na koronawirusa: świadectwo ludzkiej pomysłowości i mocy nauki   Coyne   2021-01-01
Dziwaczny rodzaj rasistowskiego patriarchatu   Arora   2020-12-31
Centrala muszek owocowych: Bloomington Drosophila Stock Center   Coyne   2020-12-29
Pierwszy raport o używaniu narzędzi przez pszczoły: rodzimy gatunek używa grudek łajna, by odeprzeć drapieżne szerszenie   Coyne   2020-12-23
Nie – żadne chi nie istnieje   Novella   2020-12-21
Moc nauki dostarczyła najlepszej możliwej wiadomości w tym koszmarnym roku   Ridley   2020-12-18
Szczątkowa cecha ptaków, która mogła być funkcjonalna u przodków: zdalne wyczuwanie drgań dziobem (nadal czynne u kiwi)   Coyne   2020-12-16
Paradoks wielce niedoskonałego dobra   Koraszewski   2020-12-11
Nasiona roślin ewoluują, by upodobnić się odchodów antylopy, a oszukane żuki gnojowe odtaczają i zagrzebują nasiona   Coyne   2020-12-10
AI – asystent lekarza   Novella   2020-12-09
Czy problem zwijania białka został rozwiązany?   Coyne   2020-12-05
„Gryzoń skunksowy”, który żuje trujące rośliny i wypluwa truciznę na swoje futro   Coyne   2020-12-02
Intensywne zbieranie leczniczej rośliny przez ludzi prowadzi do ewolucji nowych kolorów liści i kwiatów   Coyne   2020-11-28
Jak ewoluuuje altruizm?   Coyne   2020-11-25
Filozof zainfekowany efektem potwierdzenia wyjaśnia, dlaczego ewolucja dowodzi Boga   Coyne   2020-11-23
Według nowych badań są cztery gatunki pingwinów białobrewych, a nie tylko jeden   Coyne   2020-11-19
Gra w łajdactwo, by zrozumieć łajdaków   Novella   2020-11-18
Ewolucja psów   Novella   2020-11-09
Genomowa i ewolucyjna analiza wymarłego kota szablozębnego   Coyne   2020-10-31
Zakład Simon-Ehrlich po 40 latach   Gale L. Pooley   2020-10-23
Używające narzędzi mrówki budują struktury, by spijać roztwór cukru w pojemnikach, nie topiąc się   Coyne   2020-10-22
Czego pandemia nauczyła nas o nauce?   Ridley   2020-10-19
Przeddarwinowscy “darwiniści”   Berry   2020-10-16
Covid 19 może przejmować kontrolę nad receptorami bólu, uśmierzając ból i podnosząc szerzenie się choroby: możliwy rezultat doboru naturalnego   Coyne   2020-10-15
Znowu wrzawa, że “teoria ewolucji wywrócona”, ale jak zwykle, robią z igły widły   Coyne   2020-10-13
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 4. Rzekome znaczenie dryfu genetycznego w ewolucji   Coyne   2020-10-09
Chromosomy Y ludzi, neandertalczyków i denisowian   Novella   2020-10-08
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 3. Rzekome znaczenie epigenetyki w ewolucji   Coyne   2020-10-07
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 2. Rzekome nieistnienie gatunków   Coyne   2020-10-05
Intelektualna pustka numeru “New Scientist” o ewolucji: 1. Genetyczna plastyczność    Coyne   2020-10-03
“New Scientist”: Darwin jednak miał rację    Coyne   2020-10-01
Uprawy GMO i wzrost plonów   Novella   2020-09-28
Książka o psychologii ewolucyjnej, która pokazuje wartość tej dziedziny – ale nie wartość memów   Coyne   2020-09-22
Przyjemności seksu i jagód   Ridley   2020-09-18
Czy można falsyfikować naukowe teorie? Naukowiec odpowiada, że “nie”   Coyne   2020-09-12

« Poprzednia strona  Następna strona »
Polecane
artykuły

Korzenie kryzysu energetycznego



Obietnica



Pytanie bez odpowiedzi



Bohaterzy chińskiego narodu



Naukowcy Unii Europejskiej



Teoria Rasy



Przekupieni



Heretycki impuls



Nie klanial



Cervantes



Wojaki Chrystusa



 Palestyńskie weto



Wzmacnianie układu odpornościowego



Wykluczenie Tajwanu z WHO



Drzazgę źle się czyta



Sześć lat



Pochodzenie



Papież Franciszek



Schadenfreude



Pseudonaukowa histeria...


Panstwo etc



Biły się dwa bogi


 Forma przejściowa


Wstęga Möbiusa


Przemysł produkcji kłamstw


Jesteś tym, co czytasz,



Radykalne poglądy polityczne


Einstein



Socjologia



Allah stworzyl



Uprzednie doświadczenie



Żydowski exodus



PRL Chrystusem narodów



Odrastające głowy hydry nazizmu



Homeopatia, wibracje i oszustwo

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