Распространенность генов de novo оказалась недооцененной

Ученые из США и Ирландии обнаружили, что гены de novo — эволюционировавшие с нуля — являются более распространенными и более важными, чем считалось ранее. О результатах своей работы авторы доложили в двух статьях — одной в Nature Communications и одной в eLife.

Со временем гены изменяются через случайные мутации. Некоторые из этих изменений приводят к серьезным дефектам и редко передаются следующим поколениям, другие оказывают незначительное влияние, а третьи дают значительные преимущества, которые сохраняются в популяции благодаря естественному отбору и передаются будущим поколениям.

Это главный источник генетической новизны и отличий организмов друг от друга. Однако генетическая новизна может быть также порождена совершенно новыми генами, эволюционирующими с нуля. Ранее ученые уже находили их, но новая работа показывает, что такие гены на самом деле встречаются гораздо чаще.

Большая часть генов в геноме имеют «братьев» в геномах других видов. Они состоят из аналогичных последовательностей ДНК, которые, будучи переведены в белки, выполняют аналогичные функции. Однако некоторые гены уникальны и могут быть обнаружены только у одного или небольшого числа близкородственных видов. Они не имеют родственников и часто отвечают за уникальные характеристики и способности организмов. Например, ген, уникальный для трески, живущей в Арктике, позволяет ей выживать при минусовых температурах.

Вокруг происхождения таких «сиротских генов» давно уже ведутся дискуссии, и именно им была посвящена новая работа. Есть две теории на этот счет. Первая гласит, что такие гены возникают буквально на пустом месте из области генома с мусорной ДНК. Согласно второй, они все же имеют родственников, но настолько дальних, что установить связь между ними не представляется возможным. Ранее предполагалось, что именно второй путь объясняет существование большей части генов de novo.

Но в новом исследовании ученые из Питтсбургского, Калифорнийского и Дублинского университетов показали, что это не так. Для этого они провели серию биологических и вычислительных экспериментов с использованием пекарских дрожжей в качестве модельного организма. Когда ученые искусственно увеличивали экспрессию генов de novo, микроорганизмы росли быстрее. Важно отметить, что рост не был обусловлен чрезмерной экспрессией установленных генов. Таким образом, ученые доказали, что новые последовательности действительно важны для клеток.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.