Горизонтальне перенесення генів від вигляду: частіше, ніж ми думали

Геном утконоса виявився вільним від небезпечних «стрибаючих генів» L1, тому що однопрохідні відокремилися від інших ссавців ще до появи L1 в геномі загальних предків.

«Стрибаючий ген», пов'язаний з розвитком онкологічних і нейродегенеративних захворювань, міг дістатися нам від рослин. Група вчених з Аделаїдського університету (The University of Adelaide) продемонструвала, що широке поширення перенесення генів між різними видами значно вплинуло на геном сучасних ссавців і навіть на сам хід еволюції.

У рамках найбільшого на сьогоднішній день дослідження так званих «стрибаючих генів» вчені відстежували переміщення двох певних генів по геному 759 видів рослин, тварин і грибів.

По суті «стрибаючі гени» являють собою невеликі фрагменти ДНК, здатні до самокопіювання. Вчені виявили, що перенесення генів між різними видами, в тому числі - між рослинами і тваринами - в ході еволюції відбувалося досить часто.

Мобільні генетичні елементи L1 і BovB з'явилися в геномі ссавців як чужорідна ДНК. Авторам роботи вперше вдалося показати, що елемент L1, який відіграє важливу роль у людському геномі, «застрибнув» у нього з геному іншого виду.

"" Стрибаючі гени "- коректніше називати їх ретротранспозонами - здатні копіювати себе і вклеювати власні копії в різні ділянки геному, в тому числі - генома представників інших видів. Досі невідомо, чи задіяні в цьому кровосисні комахи на кшталт комарів або, можливо, справа у вірусах - поки це справжня головоломка, - розповідає Девід Адельсон (David Adelson) з Аделаїдського університету. - Цей процес носить назву горизонтального перенесення, він відрізняється від звичайного перенесення генів між батьками і нащадками. І він дуже вплинув на еволюцію ссавців ".

Наприклад, геном корів і овець на 25% складається зі «стрибаючих генів».

"" Стрибаючі гени "можна розглядати як паразитів. Що саме міститься в їх ДНК, не так вже й важливо - важливо, що вони впроваджують себе в чужі геноми, викликаючи розриви генів і порушуючи процеси генетичної регуляції ", - додає Адельсон.

У рамках дослідження, результати якого опубліковані в журналі Genome Biology, вчені виявили, що горизонтальне перенесення генів - явище куди більш поширене, ніж вважалося раніше.

"Ми вважали, що елементи L1 можуть бути тільки успадковані від батьків, - розповідає Атма Іванчевіч (Atma Ivancevic), постдок з Аделаїдського університету. - У більшості досліджень вивчалося лише невелике число видів, і ніяких доказів перенесення отримати не вдавалося. Ми ж вивчили стільки видів, скільки змогли ".

У людей елементи L1 пов'язані з онкологічними і нейродегенеративними захворюваннями. Розуміння механізму спадкування цих елементів важливе для вивчення розвитку цих хвороб, пояснюють вчені.

Елементи L1 часто зустрічаються в геномах рослин і тварин, а у грибів вони з'являються лише час від часу. Але найдивовижніше, що у австралійських однопрохідних, єхидні та утконоса, цих фрагментів у геномі теж немає. Це означає, що елементи L1 проникли в геном ссавців вже після того, як еволюційна гілка однопрохідних відокремилася від загального ствола.

Група вчених також звернула увагу на перенесення елемента BovB між геномами різних видів. BovB набагато «молодший», ніж L1. Вперше він був виявлений у корів, але потім з'ясувалося, що BovB встиг «пострибати» по геномах рептилій, слонів і сумчастих ссавців.

У майбутніх роботах автори продовжать вивчати тему горизонтального перенесення генів і, зокрема, спробують з'ясувати, чи існує це явище серед мешканців світового океану, наприклад морських хробаків.