Генные воры: «чужая ДНК» позволяет обмануть эволюцию за счет кражи генов

Кaкaя фoрмa жизни в нaшeм мирe сaмaя устoйчивaя и крeпкaя? Тaрaкaны слaвятся свoeй живучeстью —   мнoгиe сыны) Адама убeждeны, чтo тe смoгли бы пeрeжить дaжe ядeрный aпoкaлипсис. Тиxoxoдки, или — или вoдяныe мeдвeди, eщe бoлee вынoсливы. Oни мoгут выкурить дaжe в кoсмoсe. В кипящиx кислыx истoчникax Йeллoустoнскoгo нaциoнaльнoгo пaркa живeт oднa вoдoрoсль. Чтoбы oстaться в живыx в этoм смeртeльнoм мeстe, oнa испoльзoвaлa нeoжидaнный увертка. Вoрoвствo. И этa тaктикa кудa бoлee рaспрoстрaнeнa, чeм мoжнo былo бы пoдумaть. Бoльшинствo живыx сущeств, кoтoрыe живут в экстрeмaльныx мeстax, прeдстaвляют сoбoй oднoклeтoчныe oргaнизмы — бaктeрии сиречь археи. Эти простые и древние формы жизни приставки не- обладают сложной биологией животных, но их святая простота является преимуществом: они гораздо лучше справляются с экстремальными условиями. Миллиарды парение они скрывались в самых негостеприимных местах — глубоко подо землей, на дне океана, в вечной мерзлоте другими словами в кипящих горячих источниках. Они прошли долгий средство, развивая свои гены в течение миллионов или миллиардов планирование, и теперь они помогают им справиться практически с нежели угодно. Они попали бы туда, минуя состояние лет утомительной и тяжелой эволюции, которая обычно необходима для того развития этих способностей. Так и поступила красная ламинария Galdieria sulphuraria. Ее можно найти в горячих серных источниках Италии, России, Йеллоустонского парка в США и Исландии. Температуры в сих горячих источниках поднимаются до 56 градусов сообразно Цельсию. Хотя некоторые бактерии могут жить в бассейнах возле температуре около 100 градусов, а некоторые из них могут пересилить с температурой около 110 градусов, вблизи с глубоководными источниками, крайне примечательно, что эукариоты — группа более сложных форм жизни, включающая животных и растения (красная плеврококк —   это растение) — могут жить при температуре в 56 градусов. Сие оказывает катастрофическое воздействие на ферменты, которые катализируют химические реакции организма. Мембраны, обволакивающие клетку, начинают происходить. По достижении определенной температуры, мембрана рушится и клетушка распадается. Тем не менее еще более впечатляющей является талантливость водорослей переносить кислотную среду. Некоторые горячие список источников имеют значения pH в диапазоне от до 1. Кислым материал делают положительно заряженные ионы водорода, известные вот и все как протоны. Эти заряженные протоны мешают белкам и ферментам изнутри. Ant. снаружи клеток, портят химические реакции, жизненно необходимые на жизни. Когда вы привносите новый груз фактически заряженных частиц, вы нарушаете тонкий баланс, удерживающий протеиновое тело в целом. Белок больше не может сохранять свою форму и приводить в исполнение свою работу правильно. «Большинство других форм жизни малограмотный может противостоять экстремальному теплу или кислотности», говорит Владеющий копьём Шойнкнехт, биолог по растениям из Университета Оклахомы в Стилуотере. «Galdieria живет рядом pH 0, что эквивалентно выживанию в разбавленной аккумуляторной кислоте. (абсолютная других организмов, даже бактерий, не могут победить с такими низкими значениями pH». Тем не не в такой мере Galdieria может перетерпеть не только тепло и субацидность. Эта водоросль устойчива к мышьяку, ртути и может стоять в очень соленых средах. Эти ядовитые элементы, ни дать ни взять правило, смертельны для жизни, поскольку ингибируют важные ферменты, участвующие в дыхании. Усердствовать много соли, с другой стороны, не дает клеткам растений выпи воду, иссушает их и превращает в сморщенную шелуху. И нашли что-то удивительное: вместо того, чтобы унаследовать свои суперспособности ото своих предков, водоросли… украли их у бактерий. Сие явление передачи генов известно как «горизонтальный репорт генов». Обычно гены формы жизни наследуются с родителей. У людей точно так: вы можете изучить свои характеристики вдоль ветвей вашего генеалогического древа впредь до самых первых людей. Этот процесс часто встречается у бактерий. Часть утверждают, что это происходит даже у людей, а и и оспаривается. Вместо этого она может начать работу по-над биологией хозяина, поощряя ее создавать новые белки. Бентос носителя может отправиться совершенно по новому эволюционному пути. В общей сложности Шойнкнехт идентифицировал 75 украденных генов у мореплавательный водоросли, которые она позаимствовала у бактерий или эон. Ее способность справляться с токсичными химическими веществами, такими т. е. ртуть и мышьяк, исходит из генов, позаимствованных у бактерий. Оставшиеся украденные гены, в числе прочего, позволяют водоросли высекать токсичные металлы, при этом извлекая важные металлы изо окружающей среды. Еще одни украденные гены контролируют ферменты, позволяющие огород нептуна обезвреживать   металлы вроде ртути. При нормальных обстоятельствах пересоленная гиракс высосет воду из клетки и убьет ее. Однако синтезируя соединения внутри клетки, чтобы уравнять «осмотическое давление», Galdieria избегает этой участи. Будто бы, что способность Galdieria переносить чрезвычайно кислые горячие библиография обусловлена ее непроницаемостью к протонам. Для этого симпатия просто включает меньше генов, кодирующих каналы в клеточной мембране, поверх которые обычно проходят протоны. Эти каналы неприметно позволяют проходить положительно заряженным частицам вроде калия, некоторый нужен клеткам, но также пропускают и протоны. «Похоже, как адаптация к низкому уровню pH проводилась за счет удаления любого мембранного транспортного телеутка из плазматической мембраны, который позволил бы протонам продираться в клетку», говорит Шойнкнехт. Тем не менее сии калиевые каналы выполняют важную работу, поглощают поташ или поддерживают разность потенциалов между клеткой и ее окружением. Как бы водоросль остается здоровой без калиевых каналов, в (то непонятно. Также никто не знает, как карраген справляется с высоким теплом. Ученые не смогли распознавать гены, которые могли бы объяснить эту конкретную исключение ее биологии. Бактерии и археи, которые могут обитать при очень высоких температурах, имеют белок и мембраны радикально иного вида, но водоросль прошла через паче тонкие изменения, говорит Шойнкнехт. В то время в духе большая часть одноклеточных красных водорослей, родственных G. sulphuraria живет в вулканических районах и в полном объеме справляются с умеренным теплом и кислотами, немногие из ее родственников могут сдюжить столько тепла, кислоты и токсичности, сколько G. sulphuraria. Для самом деле, в некоторых местах на этот фасон приходится до 80-90% жизни —   это говорит о томище, насколько сложно кому-то еще назвать землянка G. sulphuraria своим. Но ученые не знают поистине, как ДНК перескочила от бактерий к настолько иному организму. Чтоб успешно попасть к хозяину, ДНК сначала должна попасть в клетку, а п в ядро —   и только потом включить себя в геном хозяина. Однако это чистое предположение», говорит Шойнкнехт. «Может толкать(ся), попасть в клетку —   самый трудный шаг. Оказавшись в глубине клетки, попасть в ядро и интегрироваться в геном может -побывать) не так сложно. Однако считалось, что промен генами реже происходит у более развитых организмов, нежели у эукариотов. Считалось, что у бактерий есть специальные системы, позволяющие им брать нуклеиновые кислоты, таких у эукариот нет. Тем далеко не менее другие примеры продвинутых существ, крадущих гены, с намерением выжить в экстремальных условиях, уже находили. Острые кристаллы льда могут протыкать и перфорировать клеточные мембраны, поэтому существа, живущие в холодном климате, должны зафиксировать способ борьбы с этим. Один из способов —   создавать связывающие лед белки (IBP), которые секретируются в клетке, цепляющейся ради лед, останавливая рост кристаллов льда. «Эти гены необходимы исполнение) выживания, поскольку были найдены в каждой приспособленной к жизни в холоде водоросли и ни в одной живущей в теплых условиях», говорит Реймонд. Крошечные ракообразные, живущие в морских антарктических льдах, есть шансы на, тоже приобрели этот навык. «Полевые измерения показали, чисто C. longipes живут в переохлажденных рассолах на поверхностном слое льда», говорит Райнер Кико, доктор из Института полярной экологии при Университета Шверт в Германии. У красивой бабочки-монарха тоже могут присутствовать украденные гены, но на этот раз через паразитической осы. Оса-блестянка из семейства браконид известна тем, как внедряет яйцо вместе с вирусом в насекомое-хозяина. ДНК вируса взламывает визига хозяина, превращая его в зомби, который затем действует ни дать ни взять инкубатор для яйца осы. Ученые обнаружили гены драконид в бабочках, пусть даже если эти бабочки никогда не встречались с осами. (как) будто полагают, они делают бабочек более устойчивыми к болезням. Эукариоты воруют далеко не только отдельные гены. Иногда кражи проходят с размахом. Броско-зеленый морской обитатель Elysia chlorotica, как полагают, приобрел дарование фотосинтеза в процессе поедания водорослей. Этот морской слизень глотает хлоропласты — органеллы, которые выполняют фотосинтез —   на все сто и хранит в пищеварительных железах. Когда прижмет, а водорослей в пищу не имеется, морской слизень может выжить, используя энергию солнечного света, с целью преобразовать углекислый газ и воду в пищу. Одно освидетельствование показывает, что морские слизни также берут гены у водорослей. Ученые вставляют флуоресцентные маркеры ДНК в геном водорослей, с тем увидеть, где именно были гены. После кормления водорослями, пелагический слизень приобрел ген, отвечающий за восстановление хлоропластов. В так же время, клетки в нашем организме содержат крошечные вырабатывающие энергию структуры, митохондрии, которые отличаются ото остальных наших клеточных структур. У митохондрий даже жрать собственная ДНК. Есть теория, что митохондрии существовали не хуже кого самостоятельные формы жизни миллиарды лет назад, только затем каким-то образом стали включаться в клетки первых эукариот — как я погляжу, митохондрии были проглочены, но не переварились. В конце концов, симпатия позволяет другим делать всю тяжелую работу вслед вас, пока вы пожинаете плоды. В качестве альтернативы, горизонтальный денудация генов может ускорять уже начавшийся эволюционный дело. — Но эволюция это почти всегда пошаговый спор, и горизонтальный перенос генов позволяет делать большие скаканье вперед».

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *