Мир дикой природы на wwlife.ru
Вы находитесь здесь:Новости>>Новости Генетики


Новости Генетики (96)

Международный коллектив генетиков расшифровал ДНК самого крупного организма на земле – обычных темных опят, чья грибница может занимать территорию в несколько сот гектар леса, и раскрыли секреты их выживания, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Ecology & Evolution.

Тёмные опята (Armillaria ostoyae)Тёмные опята (Armillaria ostoyae)"Все виды опят являются одними из самых разрушительных патогенов в лесу, и они являются причиной угасания и разрушения лесов во многих регионах Земли. Сегодня экологи активно пытаются найти пути борьбы с этим грибом и понимание того, как он устроен и работает, является первым шагом для решения этой задачи", — заявил Ласло Надь (László Nagy) из Центра биологических исследований ВАН в Сегеде (Венгрия).

Самым крупным и одновременно древним живым существом на Земле является, как это не странно, гриб. В конце прошлого века экологи, работавшие в заповеднике Малур на территории штата Орегон, обнаружили, что все местные темные опята (Armillaria ostoyae) являются частью одного гигантского организма, чья площадь составляет примерно 880 гектаров, возраст – примерно 2,5 тысячи лет, а общая масса – около 600 тонн.

Этот гриб за все свое время существования заразил и уничтожил бесчисленное множество деревьев, благодаря чему тот участок леса, где он растет, приобрел достаточно специфический вид, выдавший то, что "виновником" массовой гибели представителей флоры является одна и та же колония грибов.

Впоследствии ученые нашли десятки других, менее значительных примеров грибниц, занимавших огромные площади, что указало на приспособленность грибов к колонизации огромных жизненных пространств. Надь и его коллеги попытались раскрыть секреты выживания "орегонского монстра", как назвали этот гриб представители СМИ, расшифровав его геном, а также ДНК нескольких его ближайших родственников.

Ученых, как рассказывает Надь, в первую очередь интересовали гены, отвечающие за синтез особых ферментов, которые помогают "монстру" разлагать стенки растительных клеток, извлекать питательные вещества из них и заражать сосны и другие виды деревьев почти со 100% вероятностью.

Расшифрованные геномы опят помогли биологам найти два десятка генов, отвечающих за сборку молекул таких белков, и найти множество удвоенных и утроенных участков ДНК, которые, как полагают ученые, помогли темным опятам приспособиться к существованию в формате гигантского единого организма размером с лес.

Изучение первого набора генов, как надеются ученые, позволит нам создать новые методы переработки древесины в биотопливо и полезные химикаты, а удвоенные участки генома могут помочь эволюционистам понять, как возникли первые многоклеточные организмы на Земле и какую роль в их эволюции могли играть будущие предки грибов.


Источник: РИА Новости


 

Генетики из России и США расшифровали ДНК якутов и нганасанов и открыли необычные версии генов, позволяющих этим народам Севера выживать в условиях постоянного холода, полярной ночи и диеты, состоящей почти полностью из жиров. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Molecular Biology and Evolution.

290917 yakuty"Анализ наших данных помог нам выделить семь генов, связанных с жизнью на севере Сибири. Три из них связаны с диетой, в особенности с метаболизмом жиров, что говорит о том, что якуты, нганасаны и другие народы Севера адаптировались к диете, богатой животными жирами. Вдобавок все они играют важную роль в производстве энергии, в метаболизме белков и работе клеточных мембран", — рассказывает Райан Гутенкунст (Ryan Gutenkunst) из Университета Аризоны (США).

Эскимосы, чукчи и многие другие северные народности, а также жители Тибета представляют огромный интерес для генетиков, так как они приспособились к жизни в экстремальных условиях, где люди из более южных стран обычно не выживают. К примеру, генетические исследования тибетцев помогли ученым выделить гены, которые жители этого нагорья унаследовали от древних людей-денисовцев и которые помогли им приспособиться к недостатку кислорода в горах.

Проблема, как рассказывает Гутенкунст, заключается в том, что "чистые" популяции представителей этих северных и горных народов сегодня почти полностью исчезли, что мешает поиску подобных участков ДНК и изучению того, как они могли помогать их предкам выживать в суровых условиях. К примеру, на текущий момент в России проживает меньше тысячи нганасан и около 480 тысяч якутов.

Для решения этой проблемы Гутенкунст и его коллеги объединили свои усилия с российским Институтом цитологии и генетики СО РАН в Новосибирске, чьи специалисты помогли американским генетикам получить пробы ДНК якутов и нгасан, расшифровать и проанализировать их. В общей сложности ученые проанализировали свыше 500 тысяч "точечных" мутаций в их ДНК в попытке найти "сибирские" гены.

Этот анализ, по словам ученых, указал на то, что якуты и нганасаны, несмотря на кардинальные различия в образе жизни — первые являются кочевниками-скотоводами, вторые — охотниками-собирателями, — являются близкими родственниками. Их предки разделились примерно 13 тысяч лет назад, и впоследствии они почти не поддерживали контакты друг с другом.

Эта дата, как считают ученые, не была случайной — в то время ледники начали отступать в последний раз, что позволило народам Крайнего Севера расширить ареалы и начать жить на территориях, освобожденных ото льда. И якуты, и нганасаны впоследствии пережили резкие сокращения  численности, что указывает на крайне суровые условия в Сибири того времени и непростую историю приспособления к ним.

Эта "борьба с природой", как отмечают ученые, привела к появлению целого набора генов, позволяющих якутам и нганасанам питаться почти исключительно мясной и жирной пищей и не испытывать серьезных проблем со здоровьем. Наличие этих мутаций в их ДНК, как считают исследователи, говорит о том, что оба народа были изначально охотниками-собирателями, и только потом якуты смогли приручить оленей, вывести северные породы коров и стать кочевыми скотоводами.

Данные мутации, помогающие якутам и нганасанам поддерживать низкий уровень холестерина и жиров в их крови и не погибать от переохлаждения, могут помочь ученым раскрыть корни болезней, связанных с нарушением работы этих генов, и создать новые способы защиты организма от подобных проблем.

 


 

Источник: РИА Новости


 

У кого геном больше? Как известно, одни существа имеют более сложное строение, чем другие, а раз все записано в ДНК, то и это тоже должно быть отражено в ее коде. Получается, человек с его развитой речью обязан быть сложнее маленького круглого червяка. Однако если сравнить нас с червяком по количеству генов, получится примерно то же самое: 20 тысяч генов Caenorhabditis elegans против 20-25 тысяч Homo sapiens.

Приблизительные размеры геномов разных организмов (в парах оснований)Приблизительные размеры геномов разных организмов (в парах оснований)Еще более обидными для "венца земных созданий" и "царя природы" являются сравнения с рисом и кукурузой  — 50 тысяч генов по отношению к человеческим 25.

Впрочем, может, мы не то считаем? Гены — это "коробочки", в которые упакованы нуклеотиды — "буквы" генома. Может, посчитать их? У человека 3,2 миллиарда пар нуклеотидов. А вот японский вороний глаз (Paris japonica) — красивое растение с белыми цветами — имеет в своем геноме 150 миллиардов пар оснований. Получается, что человек должен быть устроен в 50 раз проще какого-то цветка.

Растение Paris japonica Растение Paris japonica А двоякодышащая рыба протоптер (двоякодышащая — обладающая как жаберным, так и легочным дыханием), получается, в 40 раз сложнее, чем человек. Может, все рыбы почему-то сложнее, чем люди? Нет. Ядовитая рыба фугу, из которой японцы готовят деликатес, имеет геном в восемь раз меньше, чем у человека, и в 330 раз меньше, чем у двоякодышащей рыбы протоптер.

Остается посчитать хромосомы — но это еще сильнее запутывает картину. Как может человек по количеству хромосом быть равным ясеню, а шимпанзе — таракану?

С этими парадоксами эволюционные биологи и генетики столкнулись давным-давно. Они были вынуждены признать, что размер генома, в чем бы мы его ни пытались посчитать, поразительно не связан со сложностью устройства организмов. Этот парадокс назвали "загадкой значений С", где С — это количество ДНК в клетке (C-value paradoх, точный перевод — "парадокс величины генома"). И все-таки какие-то корреляции между видами и царствами существуют.

Ясно, например, что эукариоты (живые организмы, клетки которых содержат ядро) имеют в среднем геномы больше, чем прокариоты (живые организмы, клетки которых не содержат ядро). Позвоночные животные  имеют в среднем геномы больше, чем беспозвоночные.  Однако тут есть исключения, которые никто пока не смог объяснить.

Количество хромосом у разных видов животных и растенийКоличество хромосом у разных видов животных и растенийБыли предположения, что размер генома связан с продолжительностью жизненного цикла организма. Некоторые ученые утверждали на примере растений, что многолетние виды имеют более крупные геномы, чем однолетние, причем обычно с разницей в несколько раз. А самые маленькие геномы принадлежат растениям-эфемерам, которые проходят полный цикл от рождения до смерти в течение нескольких недель. Этот вопрос сейчас активно обсуждается в научных кругах.

Поясняет ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н. И. Вавилова Российской академии наук, профессор Техасского агромеханического университета и Гёттингенского университета Константин Крутовский: "Размер генома не связан с продолжительностью жизненного цикла организма! Например, есть виды внутри одного рода, которые имеют одинаковый размер генома, но могут различаться по продолжительности жизни в десятки, если не сотни раз. В целом есть связь размера генома с эволюционной продвинутостью и сложностью организации, но со множеством исключений. В основном размер генома связан с плоидностью (копийностью) генома (причем полиплоиды встречаются и у растений, и у животных) и количеством высокоповторяющейся ДНК (простые и сложные повторы, транспозоны и другие мобильные элементы)".

Есть также ученые, которые придерживаются другой точки зрения на этот вопрос.

Комментирует Андрей Синюшин, кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова:

"Есть впечатление, что размер генома хотя и влияет на некоторые показатели организма, не решает ничего однозначно. Иначе "парадокс величины генома" и не был бы парадоксом. Рост и развитие организма связаны с делением клеток. Каждому делению клетки предшествует удвоение ДНК — копирование всех ее "букв" — нуклеотидов. Поэтому логика проста: чем больше у клетки ДНК (независимо от ее содержания), тем медленнее будет делиться такая клетка и происходить рост организма, состоящего из таких клеток.

Однозначно сказать, что растения с большим геномом будут многолетними, а с маленьким — однолетними, нельзя. Есть ощущение, что в ходе эволюции разные группы растений решили эту проблему по-разному. Кому-то оказалось проще, имея большой геном, пойти у него на поводу и медленно расти, достигая способности размножаться лишь через много лет. Однако другие растения с большим количеством ДНК, кажется, предпочли сформировать небольшой по размерам организм и поскорее перейти к размножению, чтобы уложиться в один сезон. Например, у огромного и разнообразного семейства бобовых древесные виды имеют сравнительно небольшие геномы. Самое большое количество ДНК среди известных нам бобовых имеют однолетние (например, горох и бобы) и многолетние (типа мышиного горошка) травы. Кстати, медленно растущее многолетнее корневище (или клубень, луковица) и небольшая цветущая надземная часть, которая отмирает осенью, — пожалуй, наиболее экономное решение. Таковы растения с самыми крупными геномами — вороний глаз (парис) японский, рябчик и другие".

 

Источник: РИА Новости


 

 

Загадочные макраухении, напоминавшие помесь верблюдов, лам и слонов, оказались близкими родичами лошадей, носорогов и тапиров, заявляют ученые, расшифровавшие ДНК этого реликта ледниковой эпохи из Южной Америки и опубликовавшие свои выводы в журнале Nature Communications.

МакраухенииМакраухении"У макраухений нет живых родичей, чьи геномы обычно помогают нам в реконструкции ДНК, извлеченной из костей доисторических животных, содержащей в себе много повреждений и загрязненной "чужим" генетическим кодом. Поэтому нам пришлось разработать новую методику многоступенчатого восстановления ДНК, использующую геномы нескольких других видов животных", — рассказывает Майкл Уэстбери (Michael Westbury) из университета Потсдама (Германия).

Макраухении и их далекие родичи токсодоны были открыты Чарльзом Дарвином в 1834 году во время раскопок на территории Патагонии, южного региона Аргентины. Здесь британскому ученому удалось открыть останки нескольких видов копытных млекопитающих, которых он назвал "самыми удивительными существами" на Земле и не смог понять, чьими родственниками они являются.

В последующие 180 лет сотни других палеонтологов и биологов пытались разрешить эту "загадку Дарвина", в том числе и Ричард Оуэн, один из отцов-основателей палеонтологии, и не достигли в этом деле большего успеха, чем сам автор учения об эволюции.  Эти неудачи были связаны с крайне необычным обликом макраухений и токсодонов — первые были похожи на гигантских лам с хоботом, а вторые — на приземистого травоядного медведя или бегемота длиной в три метра и высотой с человека.

Уэстбери и его коллеги разрешили эту загадку, используя методы современной палеогенетики, позволяющей "воскрешать" ДНК давно исчезнувших видов животных по обрывкам генома, сохранившимся внутри их костей или зубов.

Решить эту задачу, помимо "безродности" самих макраухений и токсодонов, было непросто и по другой причине — в тропиках и у экватора останки ДНК крайне быстро вымываются и исчезают из костей древних животных. Большинство известных нам геномов древних людей и животных были получены при изучении останков, извлеченных из вечной мерзлоты или почвы пещер умеренного пояса.

Как рассказывают ученые, им повезло в этом отношении — удалось найти останки макраухении в одной из высокогорных пещер в Чили, где сложились условия, благоприятные для сохранения ДНК.

Несмотря на это, генетикам удалось извлечь и восстановить лишь небольшую часть генома этих древних существ, так называемую митохондриальную ДНК. Эта часть генома содержится не в ядре клетки, а в митохондриях — клеточных энергостанциях, передающихся от матери ее потомству вместе с яйцеклеткой. Эта часть генома меняется относительно медленно, что позволяет ученым отслеживать родственные связи между отдельными народами, видами и даже группами животных.

По этой причине даже 80% митохондриальной ДНК макраухений хватило для того, чтобы доказать, что эти животные не являются родичами лам, как изначально считал Ричард Оуэн, а близкими родственниками непарнокопытных животных, таких как лошади, носороги и тапиры.

Предки парнокопытных и макраухений, как показал генетический анализ, разделились очень давно, примерно 65 миллионов лет назад, в то время, когда динозавры исчезли с лица Земли после падения астероида на современный полуостров Юкатан. Соответственно, теперь можно говорить о том, что "загадка Дарвина" была окончательно решена и что макраухении и токсодоны заняли свое заслуженное место на древе эволюции жизни.


Источник: РИА Новости


Российские и зарубежные ученые впервые проследили за появлением большого числа вредных мутаций в ДНК людей и мушек-дрозофил и раскрыли механизм, препятствующий быстрому их накоплению в геноме, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

050517"Мы давно думаем над тем, как человечеству удается справляться с большим количеством мутаций. Каждый новорожденный имеет около 70 мутаций, отсутствующих у его родителей. По текущим оценкам, как минимум 10% будут вредными и будут постепенно накапливаться в геноме. Если бы это было бы так, то человечества в его текущих размерах не существовало бы, что порождает парадокс", — пишут Алексей Кондрашов из  МГУ имени М.В. Ломоносова и его коллеги.

Как рассказывают исследователи, эволюционисты уже несколько десятилетий спорят о том, как работает так называемый "отрицательный естественный отбор" – очистка популяции от вредных мутаций и связанная с ней защита от попадания в эволюционную "яму", тупик развития.

Проблема заключается в том, что не все вредные мутации ведут к смерти зародыша или резкому понижению жизнеспособности организма, и их накопление в геноме того или иного вида может постепенно привести к тому, что он станет неконкурентоспособным. Этого, однако, в большинстве случаев не происходит, что ставит перед учеными вопрос – что помогает естественному отбору "вычищать" такие мутации из генома?

Как рассказывает Кондрашов и его коллеги из Института проблем передачи информации РАН, Сколтеха и зарубежных научных центров, сегодня существует две точки зрения на счет того, как вредные мутации влияют на жизнеспособность их обладателя.

Сторонники первой считают, что каждая мутация вносит свой независимый "вклад" в гибель вида, и каждая из них уменьшает приспособленность на одинаковое относительное значение, постепенно понижая шансы на продолжение рода. Вторая теория говорит о том, что каждая новая вредная мутация наносит значительно больше ущерба, чем предыдущая. Подобная взаимосвязь, которую ученые называют эпистазом, приводит к тому, что индивидуумы, несущие слишком много вредных мутаций, крайне редко оставляют потомство.

Российские биологи и их зарубежные коллеги проверили, какая из этих двух теорий верна, изучив наборы мутаций в ДНК нескольких групп людей, участвовавших в масштабных проектах по секвенированию ДНК в Нидерландах и странах Восточной Азии и Африки, а также мушек-дрозофил, которых другие ученые выращивали в своих лабораториях.

В этих наблюдениях они опирались на простую математическую закономерность – если теория равного вклада верна, то число потомства, оставляемого мушками и людьми, должно плавно понижаться по мере накопления мутаций. Если же для эволюции дрозофил и человека характерен эпистаз, то тогда такие изменения будут нелинейными.

Оказалось, что появление новых вредных мутаций и в геномах мушек, и в ДНК человека влияло на их жизнеспособность больше, чем предыдущие негативные изменения в структуре генов. Как поясняют ученые, это хорошо объясняет то,  почему мы до сих пор не вымерли – негативные мутации усиливают действие друг друга и их накопление резко снижает шансы на то, что их носители продолжат род и распространят свои мутировавшие гены по популяции.

 


Источник: РИА Новости


Ученые нашли у мхов ген, который помогает справляться с высыханием, а у высших сосудистых растений стал основой для выработки древесины, необходимых для жизни на суше.

130317Результаты исследования, проведенного специалистами из Франции и США, опубликованы в журнале Nature Communications.

Первые наземные растения произошли от зеленых водорослей около 450 млн лет назад. Для выхода на сушу им пришлось «изобрести» три новых типа полимеров: кутин (воскоподобное вещество, защищающее поверхность растения от потери влаги), суберин (он нужен для транспорта воды в корнях) и лигнин (выполняет вместе с целлюлозой опорную функцию в составе древесины).

В частности, без лигнина растения никогда бы не смогли достигнуть больших размеров – если в море растительные органы поддерживает вода, то на воздухе им нужно опереться на что-то более прочное. Вот почему мхи, у которых нет лигнина, никогда не вырастают в высоту более, чем на несколько сантиметров. Тем не менее, авторы статьи выяснили, что у мхов всё же имеются некоторые гены, необходимые для синтеза этого вещества.

Ученые работали с мхом Physcomitrella, который часто выступает в роли модельного объекта в лабораторных исследованиях. Ученые отключили у него ген фермента P450, и обнаружили, что у мха перестали дифференцироваться ткани и, главное, пропала защитная кутикула, богатая фенолами. Тем не менее, этот дефект можно было компенсировать, подкармливая мох кофеиновой кислотой, которая фигурирует и в метаболических путях высших растений, лежащих в основе синтеза лигнина.

Получается, предки мхов, защищаясь от пересыхания при помощи кутикулы, тем самым подготовили «изобретение» лигнина - другого механизма, нужного для жизни на суше. То есть на генетическом уровне адаптации для наземного образа жизни возникали в связке. Интересно, что кутикула мхов отчасти напоминает суберин высших растений. Получается, для его синтеза впоследствии также могли пригодиться метаболические пути, понадобившиеся мхам для другой цели.



Источник: infox.ru




Российские генетики нашли новое биологическое и математическое объяснение тому, как возникают пятна и полоски на поверхности тела и шкуре животных, и опубликовали его в журнале PLoS One.

200217Форма тела, окраска и другие внешние отличительные признаки животных зачастую возникают из-за физических феноменов, которыми управляют простые математические законы. К примеру, кишечник всех позвоночных животных можно описать при помощи одной и той же формулы, а кора мозга укладывается в извилины во время роста зародыша по очень простому физическому принципу.

Одна из самых интересных загадок такого рода – то, как и почему шкуры кошек и многих других животных покрыты разноцветными полосками и точками. За последние годы ученые предложили несколько формул, описывающих их формирование, и нашли несколько генов "пятнистости" и "полосатости". При этом биологи не понимали, как работает механизм их появления.

Андрей Зарайский из Института биоорганической химии РАН и его коллеги из МГУ и Физического института РАН в Москве предложили новое оригинальное объяснение тому, как могут формироваться пятна и полоски, используя формулы, которые предложил для их объяснения Алан Тьюринг еще в 1950 годах.

Схема того, как возникает пятнистая окраска рыб и ряда других животныхСхема того, как возникает пятнистая окраска рыб и ряда других животныхВеликий британский математик предположил, что полоски на теле кошек, зебр и пятна на теле леопардов и других животных возникают благодаря наличию в их зародышах двух химических веществ, которые распространяются через весь эмбрион и взаимодействуют друг с другом.

Различия в скорости движения веществ через организм, как показал Тьюринг в своих исследованиях, порождают характерные "точки" и "полоски", распределеные по будущему телу. Схожим образом могут расти и другие структуры в теле животных и человека, в том числе и пальцы на руках и ногах у человека.

Руководствуясь выкладками Тюринга, биологи давно ищут такие молекулы. За последние годы они нашли несколько возможных кандидатов на роль этих биологических "художников".

Проблема, как рассказывают российские исследователи, заключается в том, что ученые ожидали, что молекулы искомых веществ будут устроены совершенно по-разному и заметно отличаться по массе и форме. На самом деле все они похожи друг на друга, из-за этого у биологов возник вопрос – как они могут управлять ростом полосок и пятен?

Ученые из России раскрыли этот секрет, обратив внимание на то, что на скорость распространения подобных белковых молекул-"художников" влияют не только их собственные свойства, но и то, как они взаимодействуют с белковыми структурами, так называемым внеклеточным матриксом, который поддерживает клетки и управляет их миграцией во время роста зародыша.

Ученые построили математическую модель и проверили ее, проследив за тем, как белки WNT и  DKK, управляющие ростом волосяных луковиц в зародышах крыс, взаимодействуют с межклеточной средой. Эти наблюдения подтвердили их гипотезу. Выяснилось, что WNT сильнее "сцеплялся" с межклеточной средой, тогда как связи с ней DKK заметно слабее. В результате этого молекулы WNT распределялись по зародышу более точечно, порождая "лес" из будущих волосяных луковиц на поверхности кожи.

Аналогичным образом, как рассказывают Зарайский и его коллеги, возникал узор из черных пятен на теле желтого сомика-кукушки. Сейчас российские биохимики пытаются понять, как можно управлять этим процессом, и как можно доказать, что именно этот механизм отвечает за появление пятен.


Источник: РИА Новости


Ученые из Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова (ИБХ) РАН и Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова обнаружили у миноги, — самого древнего из ныне живущих позвоночных, — гомеобоксный ген Anf/Hesx1. Результаты исследования подтверждают гипотезу о том, что появление этого гена у позвоночных создало условия для возникновения конечного мозга. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

МиногаМиногаКонечный мозг — самый передний отдел головного мозга, характерный только для позвоночных, в том числе и для человека. Именно из этого отдела развиваются такие важнейшие структуры, как большие полушария мозга. Появление в ходе эволюции у позвоночных конечного мозга ученые называют ароморфозом, то есть крупным эволюционным изменением, которое приводит к общему повышению уровня организации организма.

301216В новом исследовании ученые использовали специальные подходы, основанные на высокоточном выделении РНК из клеток зачатка конечного мозга эмбриона миноги. В результате им удалось клонировать Anf/Hesx1 у трех видов этих животных. Параллельно с помощью специальных экспериментов исследователи показали, что у миноги этот ген регулирует раннее развитие конечного мозга, то есть выполняет ту же самую функцию, что и у других позвоночных, что говорит об универсальности механизма раннего развития конечного мозга.

«Это открытие очень важно для подтверждения нашей ранее выдвинутой гипотезы. Мы считаем, что ключевым событием в создании условий для возникновения у позвоночных, в том числе и у нас с вами, конечного мозга было появление у их предков гена Anf/Hesx1», — сказал Андрей Зарайский, руководитель лаборатории молекулярных основ эмбриогенеза ИБХ РАН и один из авторов работы.

 



Источник: infox.ru


Вторник, 22 Ноябрь 2016 09:16

Расшифрован геном гинкго

Автор

Китайские ученые расшифровали геном дерева гинкго - «живого ископаемого», которое дожило до наших дней с мезозойской эры. Новые данные проливают свет на причины живучести этого растения.

ГинкгоГинкгоРезультаты работы, проведенной генетиками из Университета Чжэцзяна, опубликованы в журнале GigaScience.

Гинкго (Ginkgo biloba) - это единственный сохранившийся представитель класса гинкговые, который был когда-то широко распространен по Евразии в мезозое. Первые растения, относящиеся непосредственно к роду гинкго, появились еще в начале юрского периода, около 200 млн лет назад. В наши дни гинкго произрастает в ботанических садах разных стран и активно используется в медицине.

Тем не менее, расшифровка генома гинкго до сих пор представляла непреодолимые трудности для генетиков. Дело в том, что его длина достигает 10 миллиардов пар нуклеотидных оснований. Это поистине астрономический показатель, если учесть, что геном арабидопсиса, модельного вида, на примере которого обычно изучается физиология растений, короче в 80 раз. Гинкго превосходит по длине генома даже кукурузу и орхидей, рекордсменов по этому показателю в растительном мире.

Авторы статьи, работая на пределе вычислительных возможностей компьютеров, смогли справиться с этой проблемой. Расшифрованное ДНК гинкго заняло около 2 терабайт на жестком диске. По словам авторов статьи, аномальная длина генома «живого ископаемого» связана с тем, что в прошлом он подвергся удвоению. Кроме того, доля повторяющихся последовательностей в нем составляет 76,85%, а по длине интронов (некодирующих отрезков ДНК) гинкго оставляет позади все известные виды.

Возможно, именно умножение одних и тех же участков генома и является главным секретом живучести гинкго. Известно, что оно смогло пережить оледенения в Китае, уничтожившие многие другие реликтовые виды, а также ядерные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Из 40 с лишним тысяч генов, которыми обладает гинкго, оно удваивало те, что отвечают за борьбу с растительноядными насекомыми. Также в его геноме закодированы вещества, привлекающие хищных насекомых, уничтожающих фитофагов.

Помимо прочего, гинкго обладает внушительным генетическим арсеналом, позволяющим справляться с бактериальными и грибковыми заболеваниями. Ученые надеются, что секреты гинкго пригодятся при защите культурных растений от вредителей. Кроме того, расшифровка его генома поможет точнее реконструировать родословную голосеменных.


Источник: infox.ru


Генетики смогли извлечь ДНК из древнейших останков "культурной" кукурузы и восстановить ее геном, указавший на более древние корни любимого растения Никиты Сергеевича Хрущева, чем мы считали раньше, говорится в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Найденная кукуруза возрастом 5310 летДревняя кукуруза"Примерно девять тысяч лет назад люди, жившие на территории современной Мексики, начали собирать и есть дикую траву под названием теосинте. Через несколько тысяч лет эта заурядная трава, благодаря селекции и искусственному отбору, превратилась в современную кукурузу. Она настолько сильно отличается от теосинте, что несколько десятилетий назад ученые не могли понять, кто же на самом деле был ее предком", — рассказывает  Нэйтан Уэйлс (Nathan Wales) из Музея естественной истории Дании в Копенгагене.

На сегодняшний день среди ученых нет единого мнения насчет того, где и когда произошло одомашнивание кукурузы. Часть археологов и генетиков считает, что это случилось относительно недавно, около пяти тысяч лет назад, на территории Перу, а другие полагают, что "приручение" кукурузы состоялось значительно раньше, около 10 тысяч лет назад, и произошло на территории Мексики, в долине Техуакан.

Как объясняют ученые, поиски правильного ответа в данном случае затруднены тем, что теосинте совершенно непохожа на современную кукурузу – в ее початке содержится всего 9-12 зерен, которые упакованы в очень прочную "скорлупу" и которые выпадают из нее после достижения зрелости, что очень сильно затрудняет сбор урожая. Соответственно, у ученых не было до недавнего времени никаких идей насчет того, что именно привлекло внимание древних селекционеров в этом невзрачном растении.

Сравнение теосинте и кукурузыСравнение теосинте и кукурузыУэйлс и его коллеги приблизились к ответу на эту загадку, успешно восстановив ДНК из самого древнего на сегодняшний день початка кукурузы, чей возраст составляет 5310 лет. Он был обнаружен в долине Техуакан в 1960 годах экспедицией археологов под руководством Ричарда Макниша (Richard MacNeish), и он хранился, в отличие от всех остальных находок такого рода, в почти стерильных условиях.

Родословная с набором генов, связанных с окультуриванием и улучшением кукурузыРодословная с набором генов, связанных с окультуриванием и улучшением кукурузыХорошие условия хранения, как рассказывает Уэйлс, обеспечили то, что в останках кукурузы сохранилось необычно много растительной ДНК  — около 70% обрывков, которые ученым удалось извлечь из нее, представляли собой части генома кукурузы, а не бактерий или людей, что облегчило его "воскрешение". Благодаря этому ученым удалось восстановить полный геном древней кукурузы, прочтя все гены почти по два раза, и сравнить его с ДНК теосинте и современных сортов этого растения.

Сравнив наборы мелких мутаций в генах древней мексиканской кукурузы и ее родичей, команда Уэйлса с удивлением обнаружила, что данное растение с точки зрения эволюции находилось почти ровно посередине между диким предком кукурузы и ее современными сортами. Это означает, что кукуруза окультуривалась к тому времени уже продолжительное время, и успела приобрести часть генов, которые отвечают за "культурные" свойства кукурузы.

К примеру, у древней кукурузы уже была "мутантная" версия гена tga1, отвечающего за покрытие зерна твердой оболочки, а также zmgl и ba1, отвечающие за цветение кукурузы и рост ее стебля. Другие гены, к примеру, последовательности, отвечающие за накопление крахмала и крепление зерна к початку после созревания, отсутствуют в початке из Техуакана, что означает, что они появились у современной кукурузы заметно позже.

Все это, как считают авторы статьи, говорит о том, что одомашнивание кукурузы началось задолго до этого, примерно 9-10 тысяч лет назад, и продолжалось достаточно долго.  Дальнейшее изучение этой "воскрешенной" ДНК, как надеются генетики, поможет нам понять, какую роль кукуруза играла в жизни древних индейских цивилизаций и как они проводили ее окультуривание.

 


 

Источник: РИА Новости


 

Страница 1 из 7

Случайные статьи

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Предыдущая Следующая

Вирусы используют интерферон, чтобы закрепиться в организме

13-04-2013 Просмотров:7434 Новости Микробиологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Вирусы используют интерферон, чтобы закрепиться в организме

Иммунологи и вирусологи довольно давно бьются над загадкой, как вирусам удаётся обойти иммунную защиту. Ведь, несмотря на интерферон, противовирусные клетки-детекторы и т. п., некоторые вирусы продолжают жить и процветать в...

В Китае обнаружена «мать всех зверей»

28-08-2011 Просмотров:8131 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

В Китае обнаружена «мать всех зверей»

Современные млекопитающие делятся на три группы: яйцекладущие (клоачные), сумчатые и плацентарные. Первые входят в подкласс первозвери, а вторые и третьи объединяются в подкласс звери. Вопрос о том, когда сумчатые и...

Новокаледонские вороны наладили производство крючков

24-12-2015 Просмотров:3580 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Новокаледонские вороны наладили производство крючков

Биологи установили камеры на новокаледонских воронов и узнали, что в природе они изготовляют «крючки», предназначенные для вылавливания личинок из опавших листьев. Новокаледонский воронОб этом говорится в статье британских ученых из Университета...

Динозавров всё-таки убили вулканы

11-12-2012 Просмотров:9854 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Динозавров всё-таки убили вулканы

В споре о причинах мел-палеогенового вымирания очередной залп сделали сторонники гипотезы об извержениях вулканов на Деканском плато в Индии, которые продолжались десятки тысяч лет. По их мнению, дело вовсе не...

Крылья и плавники движутся одинаково

19-02-2014 Просмотров:4977 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Крылья и плавники движутся одинаково

Большинство животных, летая или плавая, изгибает крылья и плавники одним и тем же образом — в аналогичных пропорциях и под схожими углами. Этот, по-видимому, универсальный принцип подходит и мотылькам, и...

top-iconВверх

© 2009-2017 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.