Эгоистичная ДНК
Эгоистичная ДНК - это термин для последовательностей ДНК, которые имеют два различных свойства:
- последовательность ДНК распространяется путем формирования дополнительных копий себя внутри генома; и
- он не вносит никакого конкретного вклада в репродуктивный успех организма хозяина. (Он может иметь или не иметь значительных негативных последствий).
В своей книге 1976 года "Эгоистичный ген" Ричард Доукинс выдвинул идею эгоистичной ДНК, когда была открыта некодирующая ДНК в эукариотических геномах. В 1980 году две статьи в журнале "Природа" расширили и обсудили эту концепцию. Согласно одной из этих статей:
Теория естественного отбора в ее более общей формулировке касается конкуренции между тиражирующими субъектами. Она показывает, что в такой конкуренции более эффективные репликаторы увеличиваются за счет своих менее эффективных конкурентов. По прошествии достаточного времени выживают только самые эффективные репликаторы.
-Л.Е. Оргель и Ф.Х.К. Крик, Эгоистичная ДНК: конечный паразит.
Нормальная генетически функциональная ДНК может рассматриваться как "реплицирующие сущности", которые влияют на их репликацию, манипулируя клеткой, которую они контролируют. Напротив, единицы эгоистичной ДНК могут использовать существующие в клетке механизмы и размножаться, не влияя на физическую форму организма в других отношениях.
Нет резкой границы между понятиями эгоистичной ДНК и генетически функциональной ДНК. Часто также трудно понять, является ли единица некодирующей ДНК функционально важной или нет; или, если она важна, то каким образом. Более того, не всегда легко отличить некоторые экземпляры эгоистичной ДНК от некоторых типов вирусов.
История идеи
Идея о том, что некоторые генетические элементы могут быть бесполезны для организма, не нова. В 1928 году один русский генетик сообщил о наличии Х-хромосомы в Drosophila obscura. Он утверждал, что в результате этого соотношение полов может привести к исчезновению популяции.
В 1941 г. впервые было высказано предположение о возможности конфликта между нормальными унаследованными ядерными генами от обоих родителей и митохондриальными генами от одного из родителей (женщины). Это может привести к цитоплазматическому мужскому бесплодию в растениях.
Примерно в то же время было приведено несколько других примеров эгоистичных генетических элементов. Например, генетик кукурузы описал, как хромосомные ручки привели к женскому мейотическому влечению в кукурузе. Мейотический привод - это когда одна копия гена передается потомству более чем в 50% случаев.
Шведский ботаник и цитогенетик Gunnar Östergren в 1945 году отметил, как могут распространяться хромосомы в популяции из-за их собственной "паразитической" природы. Обсуждая B-хромосомы в растениях, он писал: "Во многих случаях эти хромосомы вообще не имеют полезной функции для несущих их видов, но то, что они часто ведут исключительно паразитическое существование... [B-хромосомы] не обязательно должны быть полезны для растений". Они должны быть полезны только для себя". - Гуннар Остергрен.
Затем, в начале 1950-х годов, Барбара МакКлинток опубликовала серию работ, описывающих существование "подвижных элементов". Это одни из самых успешных эгоистичных генетических элементов. Открытие транспонируемых элементов привело к тому, что в 1983 году она была удостоена Нобелевской премии по медицине или физиологии.
Вопросы и ответы
В: Что такое эгоистичная ДНК?
О: Эгоистичная ДНК - это термин для обозначения последовательностей ДНК, которые обладают двумя свойствами: способностью распространяться, образуя больше копий себя в геноме, и не способствовать репродуктивному успеху организма-хозяина.
В: Кто первым предложил идею эгоистичной ДНК?
О: Ричард Докинз впервые предложил идею эгоистичной ДНК в своей книге 1976 года "Эгоистичный ген".
В: Как Оргел и Крик расширили эту концепцию?
О: Оргел и Крик расширили эту концепцию в статье, опубликованной в журнале Nature в 1980 году, где они обсудили, как работает естественный отбор в условиях, когда реплицирующиеся организмы конкурируют друг с другом. Они утверждали, что более эффективные репликаторы со временем будут увеличиваться за счет менее эффективных конкурентов.
В: Как реплицируется нормальная генетически функциональная ДНК?
О: Нормальная генетически функциональная ДНК реплицируется путем манипулирования клеткой, которую она контролирует.
В: Каковы некоторые сходства между эгоистичной ДНК и вирусами?
О: Может быть трудно отличить некоторые случаи эгоистичной ДНК от некоторых типов вирусов из-за их общих характеристик, таких как способность использовать существующие механизмы в клетке для размножения без ущерба для ее пригодности.
В: Существует ли четкая граница между эгоистичной ДНК и генетически функциональной ДНК?
О: Нет, четкой границы между этими двумя понятиями не существует, поскольку бывает трудно определить, является ли единица некодирующей ДНК функционально важной или нет, а если важна, то каким образом она влияет на приспособленность организма.
В: Что было обнаружено при изучении некодирующих ДНК?
О: Когда некодирующие ДНК были изучены, было обнаружено, что они обладают двумя свойствами - они могут распространяться, образуя больше своих копий в геноме, но не помогают в репродуктивном успехе организма.
