Гендердің ата-анадан ұрпаққа емес көлденең тасымалдануы сияқты құбылыс ашылғаннан бері планетамыздағы бүкіл тірі әлем біртұтас ақпараттық жүйе ретінде ұсынылды. Және бұл жүйеде бір түрдің сәтті эволюциялық өнертабыстарын екіншісіне алуға болады. Гендердің тік және көлденең тасымалдануы дегеніміз не, бұл процестің механизмдері қандай және органикалық әлемдегі мысалдар - мұның бәрі мақала.
Көрші гендер
Гендерімізді ата-анамыздан алатынымызды бәрі біледі. Және олар ата-анасынан. Бұл тік тасымалдау. Ал егер кенеттен тіршілік ету немесе бейімделу үшін пайдалы болып шығатын мутация пайда болып, популяцияның геномында орын алатын болса, онда түр өмір сүру үшін күресте артықшылықтарға ие болады.
Сонымен бірге адамның өз гені бар,тлилердің өздері, ал акулалардың өздері бар. Олардың түрлер арасында өтуі мүмкін емес дерлік. Бірақ кейде солай болады - бұл геннің көлденең тасымалдануы.
Қазіргі гендік инженерия осылай жасайды. Генетикалық түрлендірілген организмдер осындай генді тасымалдаудың нәтижесі болып табылады (мысалы, жоғарыдағы фотодағы жарқыраған тардиград). Бірақ табиғатта бұл құбылыс бұрыннан бар.
Мәселенің мәні
Гендердің тік трансфері – тұқым қуалайтын материалдың ата-аналық формадан аналық организмдерге ауысу құбылысы.
Гендердің көлденең тасымалдануы – гендердің бір ересек организмнен екіншісіне ауысуының табиғи жағдайы. Сонымен бірге екі организм объективті түрде өмір сүреді, кейде олар әртүрлі биологиялық түрлерге жатады.
Бактериялардағы гендердің көлденең тасымалдануының мысалы ретінде төзімділік гендерінің бір бактерия штаммынан екіншісіне ауысуы жатады.
Қажетті шарттар
Бұл феноменді түсіну үшін, негізінен, мұндай тасымалдау мүмкін болатын шарттарды білу қажет, атап айтқанда:
- Гендердің бір жасушадан екіншісіне, бір ағзадан екіншісіне «тасымалдауы» үшін делдал болуы керек.
- Иенің гендер жинағына бөгде гендерді енгізуге мүмкіндік беретін молекулалық механизм болуы керек.
Бұл шарттарды ретровирустар және басқа транспозондар (ДНҚ элементтері) орындауы мүмкін. Бүгінгі таңда гендік инженерия генді көлденең тасымалдаудың дәл осындай әдістерін қабылдады.
БірақБүгінгі күні мұндай гендердің тасымалдану механизмдері тек зерттелуде, вирустардан басқа, мұндай тасымалдау организмге қарапайым енгізу арқылы немесе паразиттік ағзалармен бірге түсетін дезоксирибонуклеин қышқылдарының (транспозондардың) бос бөліктерінің көмегімен де болуы мүмкін. Соңғысы иесінің генетикалық аппаратын ғана емес, биоценоз жүйесіндегі экологиялық орнын да өзгерте алады.
Фон
Бұл 1959 жылы Жапонияда алғаш рет сипатталған әр түрлі бактерия штаммдары арасында антибиотиктерге төзімділік гендерін тасымалдау болды.
1990-жылдардың ортасында молекулалық биологтар прокариоттар мен эукариоттарда гендердің көлденең ауысуы планетамыздағы тіршіліктің эволюциялық дамуына қатысқанын дәлелдеді.
2010 жылы профессор Седрик Фешотттың зерттеуі жарияланды, онда опоссум және сайири маймылдарының геномының талдауы ұсынылды. Оларды бір түрлі қате шағып алды. Сүтқоректілердің геномдарында жәндіктермен 98% сәйкес келетін транспозоон табылды. Сіздің ақпаратыңыз үшін бұл қателер маймылдар мен опоссумдарды ғана тістеп қоймайды.
Бұдан былай организмдердің әртүрлі домендері арасындағы гендердің көлденең ауысуы туралы гипотеза биологияның жаңа парадигмасына айналды.
Түрлі-түсті қателер
Ал егер соңғы 30 жылда бактериялардағы геннің көлденең ауысуы биологтар арасында күмән тудырмаса, оның көп жасушалы организмдердегі мүмкіндігі көптеген сұрақтарды туғызды. Дәл сол кезде биологтардың назарын қарапайым тли қызықтырдыденесі жасыл және қызыл түсті жеке тұлғалар бар.
Қызыл дараларға түс беретін пигменттерді талдау каротиноидтардың - өсімдік пигменттерінің барын анықтады. Тли тек өсімдік ағзаларына тән гендерді қайдан алды? Бүгінгі таңда жәндіктердің геномын секвенирлеу зерттеушілер үшін өте қарапайым мәселе. Осылайша қызыл пигменттің синтезіне жауап беретін тли гендері тлейлердің денесінде ешқандай көзге көрінетін зиян келтірмей паразиттік ететін кейбір саңырауқұлақтар гендерімен толығымен бірдей екені анықталды.
Сірә, тли эволюциясының басында (шамамен 80 миллион жыл бұрын) генетикалық машинада ақаулық орын алып, жәндіктердің геномында саңырауқұлақ гендері салынған.
Эволюция және биоәртүрлілік
Органикалық дүниенің барлық филогенетикалық систематикасы Дарвиннің дивергенция концепциясына негізделген. Оның мәні мынада: түрдің популяциялары арасында репродуктивті оқшаулану пайда болғаннан кейін түрлену процесі туралы айтуға болады. Қазірдің өзінде екі түр табиғи сұрыпталу мен кездейсоқ мутацияға негізделген эволюциясын жалғастыруда.
Түрлер мен үлкенірек таксондар арасында гендердің көлденең ауысуының ашылуы осындай қысқа кеңістік-уақыт кезеңінде (4 миллиард жыл) біздің планетамыздағы тірі материя біржасушалы формалардан жоғары ұйымдасқан көпжасушалыларға ауыса алатынын дәлелдеді.
Осылайша, планетаның бүкіл биотасы жаңа тұқым қуалайтын белгілерді жасайтын біртұтас зертханаға айналады және ол гендердің көлденең қозғалысы болып табылады.эволюциялық процесті айтарлықтай жеделдете алады және жалғастыруда.
Біраз гендерді алайық
2015 жылы Кембриджден (Ұлыбритания) генетик Алистер Крисп Drozophila жеміс шыбындарының 12 түрінің, дөңгелек құрттардың 4 түрінің және приматтардың 10 түрінің (оның бірі адам) геномдарын зерттеді. Ғалым ДНҚ-ның "бөтен" бөлімдерін іздеген.
Зерттеу нәтижелері эукариоттарда гендердің көлденең тасымалдануының нәтижесі болып табылатын геномдарда 145 аймақтың бар екенін растады.
Бұл гендердің кейбірі белоктар мен липидтер алмасуына, екіншісі иммундық жауаптарға қатысады. Ең бастысы, бұл гендердің ықтимал донорларын анықтау мүмкін болды. Олар протистикалық (ең қарапайым эукариоттар), бактериялар (прокариоттар) және саңырауқұлақтар болып шықты.
Біз ше
Адамдарда гендердің көлденең трансфері арқылы AB0 қан топтарына жауапты гендер пайда болғаны қазірдің өзінде белгілі.
Приматтардағы мұндай гендердің тасымалдануының дәлелдемелерінің көпшілігі басқа хордалармен ортақ атадан бастау алған өте ежелгі шыққан.
Соңғы зерттеулерге сәйкес, адамда плацентаның пайда болуы плацентарлы жануарлардың пайда болуының басында бір жерде ұсталған вирус геніне де жауап береді.
Адам геномын секвенирлеу нәтижелері оның құрамында «ұйықтаушы гендер» деп аталатын вирустық геном бөліктерінің шамамен 8%-ы бар екенін көрсетті.
Мутанттар дәуірі
Міне, келдікжасыл белсенділерді қорқытатын қорқынышты оқиғалар тақырыбы. Бұл «ұйықтап жатқан» гендер қосылса ше? Әлде кене адамды шағып, оның геномына қандай да бір сұмдықты тартып жатыр ма? Әлде генетикалық түрлендірілген сояны жеп, мутант боламыз ба? Бірақ 4 миллиард жыл ішінде планетадағы биоәртүрлілік тек өсті, ал сіз және мен әлі де киттерге ұқсаймыз, тли саңырауқұлақтар сияқты. Неліктен бұл?
Біріншіден, көлденең көшу механизмі табиғатта тіршіліктің өзі бар болғанша бар. Ал тли мысалында мұндай генді тасымалдау организмдердің қоршаған орта жағдайларына бейімделуін арттыруға бағытталғаны анық (өсімдіктердің кейбір бөліктерінде қызыл түстер азырақ көрінеді). Ал гендік инженерлер бұл мағынада жаңа ештеңе ойлап таппады. Арктикалық балық гендері бар қызанақтардың суыққа төзімділігі жоғарылады, бұл оларды солтүстік аймақтарда өсіруге мүмкіндік береді.
Екіншіден, генетикалық ауысу мүмкіндігіне қарамастан, біз планетадағы барлық тірі ағзалардың геномының бірігуін (біркелкілігін) әлі байқаған жоқпыз. Жасуша мен ағза болып табылатын биологиялық жүйенің тұрақтылығы гендердің тиімсіз тасымалдануын шектеу үшін жеткілікті жоғары. Бірақ сонымен бірге дәл осы трансфер биологиялық эволюцияның құралы болып табылады, ол биологиялық әртүрлілікке әкеледі. Сондықтан көп ұзамай аюлар батпырауық, ал иттер хамелеонға ұқсайды.
