«Die dunkle DNA» kann verändern unsere Vorstellung über die Evolution

Die Technologie der DNA-Sequenzierung hilft den Wissenschaftlern finden Antworten auf die Fragen, die Sie quälten die Menschen seit Jahrhunderten. Картируя Genome von Tieren, wir erhalten eine bessere Vorstellung davon, wie die Giraffe hat seinen langen Hals, und warum die Schlange so lang. Sequenzierung des Genoms ermöglicht es uns, zu vergleichen und kontrastieren die DNA von verschiedenen Tieren und herauszufinden, wie Sie sich entwickelt und geworden, was Sie sind.

Aber manchmal kommen wir auf ein Geheimnis. Die Genome von einigen Tieren offenbar nicht gehören bestimmte Gene, die in anderen ähnlichen Arten und müssen vorhanden sein, um das Leben der Tiere zu unterstützen. Diese offensichtlich fehlende Gene genannt «dunkle DNA». Ihre Existenz drehen kann unsere Vorstellung von der Evolution.

Zum Ersten mal Wissenschaftler unter der Leitung von Adam Харгривсом von der Universität Oxford mit diesem Phänomen konfrontiert sind, während der Sequenzierung des Genoms Sand-Ratten (Psammomys obesus), die Art der Rennmäuse, lebt in der Wüste. Insbesondere wollten Sie untersuchen Gene Rennmäuse im Zusammenhang mit der Produktion von Insulin, um zu verstehen, warum dieses Tier besonders empfänglich zu Diabetes Typ II.

Wenn Sie gesucht haben das gen Pdx1, steuert die Sekretion von Insulin, Sie fanden heraus, dass die fehlende, aber zur gleichen Zeit und 87 anderer Gene, die um ihn sind. Einige dieser fehlenden Gene, einschließlich Pdx1, sind unerlässlich, und ohne Sie kann das Tier nicht überleben kann. Wo sind Sie?

Der Erste Hinweis Bestand darin, dass in einigen Geweben des Körpers sandigen Ratten fanden Wissenschaftler Chemische Produkte, die möglicherweise auf «Anweisungen» der «vermissten» in den Genen. Das wäre nur möglich, wenn die Gene waren irgendwo im Genom. Und das bezeichnen würde, was Sie nicht vermisst, sondern einfach verschwunden.

Der DNA-Sequenz dieser Gene ist sehr Reich an Guanin und цитозином, zwei der vier Moleküle «Basen», welche die DNS bilden. Wir wissen, dass die reichen цитозином und Guanin-Sequenzen zu Problemen für einige Methoden der DNA-Sequenzierung. Und wahrscheinlicher wird, dass Gene, die wir suchten, waren vor Ort, aber es war schwer zu erkennen. Aus diesem Grund nannten wir diese versteckte Sequenz «dunkle DNA», wie ein Verweis auf die dunkle Materie, aus dem Sie besteht, 25% des Universums, den wir aber nicht finden können.

Studium der Genom Sand-Ratten fanden wir, dass in einem Teil davon, insbesondere gab es viel mehr Mutationen als in den Genen andere Nager. Alle Gene Mutationen in diesem Zentrum wurden mit DNA, die Reich an цитозином und Guanin, und mutiert bis zu dem Punkt, dass es schwer zu erkennen, unter Verwendung der Standardverfahren. Übermäßige Mutation oft Stoppt die Aktivität des Gens, aber irgendwie Gene sandig Ratten spielen auch weiterhin Ihre Rolle, obwohl eine Radikale Veränderung der DNA-Sequenz. Es ist eine sehr schwierige Aufgabe für die Gene. Es ist wie singen «Katjuscha», unter Verwendung nur die Vokale.

Diese Art von dunklen DNA bisher gefunden bei den Vögeln. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass 274 gen «fehlt» in секвенированных im Moment Genome der Vögel. Unter Ihnen gen Leptin (ein Hormon, das regelt der Energiebilanz), die Wissenschaftler nicht finden konnten, viele Jahre. Noch einmal, diese Gene haben eine extrem hohe Gehalt an Cytosin und Guanin und Ihre Produkte finden in den Geweben der Körper der Vögel, auch wenn sich Gene gleichsam nicht in геномических Reihenfolge.

ein Lichtstrahl in der dunklen DNA

In den meisten Lehrbüchern trifft die Bestimmung, aus denen sich ergibt, dass die Evolution verläuft in zwei Stufen: für die Mutation sollte die Natürliche Selektion. Mutation DNA — dies ist eine häufige und langwierige Prozess, der geschieht ganz zufällig. Natürliche Selektion bestimmt, welche Mutationen müssen und welche nicht, allgemein je nachdem, welches Ergebnis Sie zeigten in den Prozess der Reproduktion. Kurz gesagt, eine Mutation erzeugt Variation in der DNA des Organismus und die Natürliche Selektion entscheidet, bleiben Ihr oder отсеяться, und so ist die Evolution.

Aber die Taschen der hohen Mutationen im Genom bedeutet, dass Gene an bestimmten stellen haben höhere Chancen mutieren als andere. Dies bedeutet, dass solche Läsionen können недооцененнным Mechanismus, der auch erkennen kann, dass während der Evolution. Und das bedeutet, естестественный die Auswahl ist nicht die einzige treibende Kraft.

Bisher dunkle DNA, offenbar war bei zwei verschiedenen und häufigsten Arten von Tieren. Aber es ist noch ungewiss, wie es im Allgemeinen üblich. Ob die Genome aller Tiere enthalten dunkle DNA, und wenn Nein, was macht Rennmäuse und Vögel so einzigartig? Das spannendste Spiel wird darin bestehen, herauszufinden, welchen Einfluss die dunkle DNA hat auf die Evolution der Tiere.

In dem Beispiel mit Sand-Ratte, Herd Mutation, vielleicht, führte zu einer Anpassung des Tieres an die Bedingungen der Wüste. Aber auf der anderen Seite, Mutation, vielleicht ereignete sich so schnell, dass die Natürliche Selektion nicht funktionieren könnte schnell genug, um zu beseitigen, was schädlich ist in der DNA. Wenn dem so ist, schädliche Mutationen überleben können verhindern, dass Sand-Ratten außerhalb Ihrer gegenwärtigen desolaten Umwelt.

Die Entdeckung dieses seltsame Phänomen auf jeden Fall wirft Fragen auf, wie entwickelt sich das Genom, und dass wir möglicherweise übersehen in bestehenden Projekten Sequenzierung des Genoms. Vielleicht sollten wir umdrehen und schauen genauer hin.