Развитие эволюционных линий современных грибов и животных начиная от общего предка реконструировали ученые ТюмГУ в составе международного научного коллектива. По их словам, исследование не только проясняет один из ключевых эпизодов эволюции жизни, но и может помочь в борьбе с раком. Результаты опубликованы в журнале Nature.
Одно из важнейших открытий эволюционной генетики последних десятилетий – тесная связь между животными и грибами, рассказали ученые. Несмотря на очевидные глубокие различия между этими царствами, их общий предок жил всего около миллиарда лет назад.
Международный исследовательский коллектив с участием специалистов Тюменского государственного университета прояснил траектории расхождения генома грибов и животных, выделив ключевые пути генетических трансформаций, характерные для обоих царств.
Для решения этой задачи ученые открыли несколько ранее неизвестных видов современных простейших одноклеточных, наиболее генетически близких общему предку животных и грибов. Расшифровка генома проводилась с помощью технологии высокопроизводительного секвенирования ДНК, отметили специалисты.
По словам ученых, линия одноклеточных предков, ведущая к животным, быстро начала накапливать гены, позже позволившие реализовать многоклеточное строение. В целом геном предков животных активно расширялся и накапливал функциональное разнообразие.
Линия, ведущая к современным грибам, напротив, испытала большие генетические потери, после чего содержание их генов оставалось относительно постоянным. Специализация предков грибов – активный обмен веществ, что позволило им адаптироваться к огромному разнообразию сред обитания, объяснили ученые.
"Наша работа, хотя и носит фундаментальный характер, может помочь в борьбе и профилактике раковых заболеваний. Она проливает свет на генетические механизмы клеточного поведения и взаимодействия в процессе развития и формирования органов. Нарушения этих механизмов приводят к появлению опухолей и метастазов", – подчеркнул Тихоненков.
Работа велась совместно со специалистами из Испании, Франции, Великобритании, Венгрии и Канады. В дальнейшем научный коллектив намерен продолжить генетические исследования неизвестных видов современных простейших одноклеточных.
Результаты генетических исследований показали, что последние мамонты на планете — шерстистые мамонты острова Врангеля — страдали от множества генетических дефектов, которые могли препятствовать их развитию и размножению. Статья с описанием исследования опубликована в журнале Genome Biology and Evolution.
Шерстистые мамонты (Mammuthus primigenius) в основной своей массе вымерли десять-одиннадцать тысяч лет назад, в период последней ледниковой эпохи. Но на арктическом острове Врангеля у берегов Чукотки замкнутая популяция последних на Земле представителей этого вида сохранялась еще шесть тысячелетий.
Американские ученые под руководством Винсента Линча (Vincent Lynch) из Университета штата Нью-Йорк в Буффало выяснили, какими болезнями страдали последние мамонты и от чего они вымерли четыре тысячи лет назад.
В 2017 году другие ученые в генах мамонта острова Врангеля выявили потенциально вредные генетические мутации. Учитывая малую численность популяции — от 100 до 300 особей, — они предположили, что эти мутации и послужили причиной вымирания. При неизбежном в условиях малой популяции родственном скрещивании и низком генетическом разнообразии резко снижается способность вида ограничивать вредные мутации, которые могут стать главной причиной упадка.
Авторы исследования решили проверить эту гипотезу. Для начала они сравнили ДНК мамонта острова Врангеля с ДНК трех азиатских слонов (Elephas maximus) и двух мамонтов, которые жили в период расцвета популяции — 44,8 тысячи и 20 тысяч лет назад, а потом посмотрели, как в сравнении с ними функционировали гены мамонтов эпохи вымирания.
"Исследование 2017 года предсказывало, что мамонты острова Врангеля накапливали разрушительные мутации. Мы нашли нечто подобное и проверили эти предсказания, воскресив мутировавшие гены в лаборатории", — приводятся в пресс-релизе университета в Буффало слова Винсента Линча.
Речь идет не просто о секвенировании генома. Ученые фактически воскресили гены мамонтов из мертвых — они синтезировали и клонировали гены и поместили их в клетки эмбрионов слонов, чтобы наблюдать, как белки, экспрессируемые генами, взаимодействуют с другими генами и молекулами.
"Ключевым нововведением нашего исследования является то, что мы фактически воскрешаем гены мамонта острова Врангеля, чтобы проверить, действительно ли их мутации имели повреждающее действие", — продолжает Линч.
Ученые обнаружили вредные мутации генов, участвующих в ряде важных функций, таких как мужская фертильность, неврологическое развитие, передача сигналов инсулина и обоняние.
"Например, мы знаем, как работают гены, ответственные за нашу способность обнаруживать запахи, — говорит Линч. — Таким образом, мы можем заставить клетки в культуре продуцировать ген мамонта, а затем проверить, нормально ли функционирует белок в клетках. Если этого не происходит, мы делаем вывод: мамонты острова Врангеля не могли чувствовать запах цветов, которые они ели".
Ученые считают, что изолированная островная среда помогла мамонтам острова Врангеля спастись от хищников и от человека, но стала причиной накопления генетических дефектов, которые и привели к вымиранию.
"Помимо предположения, что последние мамонты были, вероятно, нездоровой популяцией, наши выводы — это предостерегающая история для существующих видов, находящихся под угрозой исчезновения. Если популяции становятся маленькими, они могут накапливать вредные мутации, способствующие исчезновению вида", — отмечает ученый.
Источник: РИА Новости
Хотя змеи и ящерицы принадлежат к одному отряду чешуйчатых, они отличаются очевидным аспектом: у змей нет конечностей. Ученые изучили генетические изменения, которые привели к этой разнице, и проанализировали деградацию глаз у некоторых подземных животных.
«Наша работа состояла из изучения геномов нескольких видов позвоночных, включая идентификацию геномных областей, которые изменились только у змей или подземных млекопитающих, оставаясь неизменными у других видов, которые не потеряли конечностей или не имеют нормальных глаз», — уточняет руководитель исследовательской группы Джулиана Гуссон Россито (Juliana Gusson Roscito). Само исследование сотрудников Института молекулярной клеточной биологии и генетики имени Макса Планка в Дрездене (Германия) опубликовано в журнале Nature Communications.
По мнению ученых, млекопитающие с деградировавшими зрительными системами, по-видимому, выделяют из геномов определенные гены — как правило те, которые связаны с образованием хрусталика и фоторецепторных клеток в глазах. Вероятнее всего, этот процесс был постепенным, и, в конце концов, эти гены полностью потеряли способность кодировать белки. Однако, по мнению Россито, этого не случилось со змеями, которые не потеряли гены, связанные с формированием конечностей.
«Чтобы быть более точным, наше исследование, которое секвенировало геном змеи, действительно обнаружило потерю одного гена, но только одного. Следовательно, подход, который мы выбрали, состоял в изучении не генов, а элементов, которые регулируют их экспрессию», — добавляет она.
Экспрессия гена — независимо от того, «активен» ген или нет — зависит от регуляторных элементов, которые находятся за пределами самого гена. Они в основном пропускают или блокируют информацию внутри гена, которая транскрибируется в РНК и затем переносится для генерации белка. Этот процесс контролируется цис-регуляторными элементами (cis-regulatory elements, CRE) — последовательностями нуклеотидов в ДНК, расположенными рядом с генами, которые они регулируют. Эти CRE могут значительно изменить функциональность генома с помощью генов, которые они блокируют или активируют.
«Регуляторный элемент может активировать или ингибировать экспрессию гена в определенной части организма, например в конечностях, в то время как другой регуляторный элемент может активировать или ингибировать экспрессию того же гена в другой части тела. Если ген потерян, он перестает экспрессироваться в обоих местах и часто может негативно влиять на формирование организма. Однако, если потерян только один из регуляторных элементов, выражение может исчезнуть в одной части, при этом сохранившись в другой», — объясняет Россито.
Тем не менее точно определить CRE довольно сложно. Все гены следуют определенной структурной схеме, имея пары оснований на каждом конце гена, поэтому их легко разграничить. CRE должны быть определены косвенно, обычно путем сравнения последовательностей ДНК из разных видов. Именно это и сделала команда ученых: они сравнили геномы змей с генами различных рептилий и позвоночных, у которых есть конечности. По словам специалистов, поскольку «геномных последовательностей для рептилий с хорошо развитыми конечностями мало», они самостоятельно и впервые секвенировали геном аргентинского черно-белого тегу (Salvator merianae).
Используя этот геном в качестве примера, команда рассмотрела геномы и нескольких других видов: двух змей (удава и питона), трех других пресмыкающихся, трех птиц, аллигатора, трех черепах, 14 млекопитающих и рыбы отряда целакантообразных (Coelacanthiformes). Имея пять тысяч возможных кандидатов в регуляторные элементы в ДНК этих видов, команда изучила геномы нескольких видов змей. Им удалось сузить поиск до набора CRE, мутация которых могла привести к исчезновению конечностей у этих пресмыкающихся.
Россито отмечает, что найденный CRE — лишь один из регуляторных элементов для одного из нескольких генов, которые контролируют формирование конечностей. В своей работе ученые значительно расширили этот набор, показав, что некоторые другие элементы, ответственные за регулирование многих генов, мутировали у змей.
Источник: PaleoNews
Стеллерова корова — один из символов хищнического отношения человека к природе. Грустная история этого вида широко известна: открыт в 1741 году, полностью истреблён к 1768. Самый крупный из сирен (до 11 тонн весом, до 10 м в длину — из млекопитающих уступающий только китам) и абсолютно безобидный, Hydrodamalis gigas стал лёгкой добычей для моряков и торговцев пушниной, обеспечивавших себя запасом мяса и жира. Стеллерова корова не боялась человека — и поплатилась за это. Популяции в 1500 особей хватило ненадолго.
Стеллерова короваВ момент открытия стеллеровы коровы встречались только у берегов Командорских островов. Но позже палеонтологи обнаружили останки этих животных на гораздо более широкой территории. Вероятно, несколько тысяч лет назад ареал «коров» охватывал всю северную часть Тихого океана, от Японии через цепь Алеутских островов до Калифорнии. Похоже, что вымирание миролюбивых гигантов началось задолго до экспедиции Беринга, и причины его пока что неясны. Может быть, ещё до европейцев охоту на стеллеровых коров вели инуиты, чья экспансия с Аляски началась в X веке.
Современные родственники стеллеровых коров — дюгони (единственный вид Dugong dugon) и 3 вида ламантинов (род Trichechus). Анатомически коровы больше всего похожи на дюгоня. Родственные связи сирен пытались изучать и методами генетики. Первые попытки выделить мтДНК из останков стеллеровой коровы предпринимались ещё в 1997 году — тогда удалось получить небольшие фрагменты. На основании этих результатов, а также иммунологических данных, учёные устанавливали эволюционные связи сирен и их ближайших родственников — хоботных.
Скелет стеллеровой коровы. Выставлен в Финском музее естественной истории.Только что в журнале Genomics вышла статья российских авторов, которые впервые представляют полностью прочтённый митохондриальный геном стеллеровой коровы. Образец, с которым велась работа, с XIX века хранился в коллекции Зоологического института РАН в Санкт-Петербурге (недаром среди авторов работы — Алексей Тихонов, директор питерского Зоологического музея). Из плечевой кости стеллеровой коровы с помощью ножовки получили костный порошок, который отправили в лабораторию Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (Москва). Там из этого образца выделили последовательности мтДНК. Чтобы убедиться в аутентичности, полученные фрагменты сопоставляли с геномами дюгоня и американского ламантина. Учёным удалось качественно прочитать полную последовательность, длиной 16 872 пары нуклеотидов (для сравнения, длина человеческой мтДНК — примерно 16 600). Часть статьи посвящена анализу структуры митохондриального генома стеллеровой коровы, который содержит типичный для млекопитающих набор генов. Кроме того, генетики выясняют эволюционные связи сирен и хоботных, сравнивая полученный геном с данными по дюгоню, ламантину, слонам, мамонту и даману. Получилось вполне традиционное дерево: самый близкий родственник стеллеровой коровы — дюгонь, а все сирены образуют сестринскую группу по отношению к хоботным.
Теперь российские генетики планируют исследовать генетическое разнообразие последних стеллеровых коров с Командорских островов. Может быть, это позволит разобраться в причинах странного сокращения популяции этих вымерших животных, начавшегося задолго до прихода европейцев. Надеюсь, что не за горами расшифровка ядерной ДНК. А там, глядишь, стеллерова корова станет ещё одним видом в очереди на клонирование.
Источник: PaleoNews
Все растения Земли не стали смертельно ядовитыми для вредителей из-за того, что производство токсинов крайне негативно влияет на скорость роста и размножения, заявляют генетики в статье, опубликованной в журнале PNAS.
"Мы впервые показали, что огромные "вложения" в оборону всегда уменьшают то количество ресурсов, которое флора могла бы использовать для роста и размножения. Мутантные растения действительно были неуязвимы для атак насекомых и грибков, но они росли крайне медленно, что было заметно даже любому случайному прохожему", — рассказывает Цянь Го (Qiang Guo) из университета штата Мичиган в Ист-Лэнсинге (США).
"Война" между растениями и травоядными животными, как рассказывают ученые, давно стала одним из самых продолжительных конфликтов в истории Земли. Она продолжается уже свыше 350 миллионов лет.
За это время растения выработали бесчисленное множество токсинов и научились "засеивать" свои клетки несъедобными частицами кремния для того, чтобы защитить себя от посягательств животных, а последние – выработали ферменты, нейтрализующие эти яды и обезвреживающие наночастицы.
Учитывая то, что животные не могут самостоятельно извлекать энергию из света и тепла Солнца, ученые достаточно давно пытаются понять, почему растения не одержали полную и безоговорочную победу в этой "войне", став абсолютно несъедобными для всех животных.
Го и его коллеги нашли возможную причину, наблюдая за жизнью трансгенных саженцев арабидопсиса (Arabidopsis thaliana), дальнего родича капусты, у которых были повреждены гены из семейства JAZ, управляющие работой "иммунной системы" растений.
Эти гены, как отмечает генетик, помогают нормальным растениям временно "отключать" защитные реакции в те времена, когда их жизни ничто не угрожает. Как только гусеницы, коровы или другие "вредители" начинают атаковать растение, оно подавляет работу JAZ и начинает вырабатывать токсины и летучие сигналы, предупреждающие соседей об опасности.
Ученых давно интересует, управляют ли гены JAZ ростом растений. С одной стороны, возможно, что они активно перенаправляют ресурсы и нарушают работу фотосинтеза при появлении угрозы. С другой стороны, их активность может влиять на набор биомассы и размножение опосредованно, из-за общего "дефицита" питательных веществ.
Повреждая разные комбинации этих генов, Го и его команда пытались понять, какая из теорий ближе к истине, и что мешает растениям создать "идеальную" защиту.
Как показали эксперименты, уничтожение большей части JAZ приводит к тому, что растение навсегда переключается в "боевой" режим, но при этом резко снижает скорость роста и темпы размножения. Получив подобные результаты, ученые проверили, что произойдет, если "подкормить" растение сладкой водой.
Опыт резко ускорил рост мутантного арабидопсиса и подтвердил, что защитные механизмы "отнимают" ресурсы, которые растение обычно тратит на размножение и увеличение биомассы.
Это, в свою очередь, объясняет, почему растения до сих пор не победили вредителей. При недостатке пищи и ресурсов им выгоднее не защищаться, а направлять максимальное количество ресурсов на размножение и рост. Это помогает не отстать от других представителей флоры при захвате новых ареалов обитания и в дальнейшей эволюции, заключают ученые.
Источник: РИА Новости
Приспосабливаясь к жизни на глубоководье, некоторые акулы «потеряли» многие обонятельные рецепторы, а также большинство светочувствительных рецепторов, и полностью или почти полностью утратили способность к цветному зрению, сообщается в Nature Ecology&Evolution. К такому выводу пришли японские ученые, которые отсеквенировали геномыкоричневополосой кошачьей (Chiloscyllium punctatum) и японской кошачьей акул (Scyliorhinustorazame), и заново собрали геном китовой акулы (Rhincodon typus). Кроме того, оказалось, что гены гормонов, регулирующих гомеостаз и репродукцию у млекопитающих, есть у акул и, повидимому, они появились еще у предка челюстноротых животных.
Молодая коричневополосая кошачья акула (Chiloscyllium punctatum). Steve ChildsУ хрящевых рыб, к которым относятся акулы, как следует из названия скелет состоит из хрящей. У них нет плавательного пузыря и поэтому, чтобы не утонуть, хрящевые рыбы должны постоянно находиться в движении. Для многих из них характерно живорождение, но при этом эмбрионы в утробе матери развиваются в яйце. Но у некоторых хрящевых рыб, в том числе у акул, образуется плацента, похожая на плаценту млекопитающих.
Хрящевые рыбы появились как минимум 395 миллионов лет назад, в девонский период. Позднее они разделились на пластиножаберных, к которым относятся акулы и скаты, и цельноголовых. В этот подкласс входят химерообразные. Несколько лет назад генетики отсеквенировали геном одной из химер — австралийского каллоринха — и в дальнейшем использовали его для молекулярных исследований, как репрезентацию генома хрящевых рыб. Попытки собрать геном кого-то из пластиножаберных тоже были, но пока не слишком удачные.
Поэтому японские генетики под руководством Шигехиро Кураку (Shigehiro Kuraku) из японского Института физико-химических исследований отсеквенировали геномы двух видов акул, коричневополосой кошачьей (Chiloscyllium punctatum) и японской кошачьей (Scyliorhinustorazame) с 45- и 68-кратным покрытием, соответственно, и заново собрали геном китовой акулы (Rhincodon typus) с 44-кратным покрытием.
У всех акул оказались довольно большие геномы — 4,7 и 6,7 миллиардов пар нуклеотидов у коричневополосой кошачьей и японской кошачьей акул, соответственно, и 3,8 миллиарда пар оснований у китовой акулы. Исследователи обнаружили в геномах довольно большое количество «мусорной» ДНК (участков генома, функции которых еще неизвестны) и, по сравнению с другими позвоночными, более «разреженное» распределение генов и регуляторных элементов. Также исследователи обнаружили, что молекулярная эволюция акул шла медленнее, чем у лучеперых рыб.
Сравнивая геномы акул и других позвоночных, авторы статьи выяснили, что у акул уже присутствуют гены гормонов, регулирующих гомеостаз и репродуктивные функции у млекопитающих. По мнению исследователей, это свидетельствует о том, что эти гены были еще у предка челюстноротых животных. Также оказалось, что у японской кошачьей акулы из светочувствительных рецепторов остались только родопсины, позволяющие видеть в темноте. Эти рыбы могут жить на глубине до 300 метров, и, по-видимому, так они приспособились к плохой видимости на глубоководье. У китовых и коричневополосых кошачьих акул сохранились еще опсины, чувствительные в красном диапазоне спектра. Кроме того, все три вида потеряли большую часть обонятельных рецепторов. Возможно, это говорит о том, что акулы чувствуют запахи, задействуя еще неизвестный механизм.
Источник: PaleoNews
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)"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.
"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)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 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 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".
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.
Макраухении"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
30-12-2010 Просмотров:11732 Новости Антропологии 
Антоненко Андрей
Ученые получили доказательства, что неандертальцы питались не менее разнообразно, чем современные люди. А главное — умели готовить пищу на огне. НеандертальцыУ специалистов до сих пор нет единого мнения о причинах вымирания...
08-03-2011 Просмотров:11472 Новости Экологии Антоненко Андрей
Устоит ли антарктический лёд под натиском глобального потепления — большой вопрос, но на протяжении последних 200 тыс. лет ничто так и не смогло его растопить. На страже стабильности (фото HamishM) Специалистов...
16-07-2013 Просмотров:9071 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Черви планарии известны своими уникальными регенеративными талантами: что им ни отрежь, всё отрастёт, даже голова. Считается, что такая способность к самовосстановлению происходит из-за обилия стволовых клеток, которые составляют 20% тела...
25-06-2011 Просмотров:10208 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
Ученые нашли еще одно доказательство теории теплокровности динозавров. Температура их тела достигала 36-38 градусов. Правда, возможно, теплокровность гигантских динозавров связана не с интенсивным обменом веществ, а всего лишь с размерами. Брахиозавр ...
12-02-2011 Просмотров:10198 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Понятие дружбы знакомо по меньшей мере пяти разновидностям животных. Длинноухие ночницы (фото dietmarnill) Предыдущие исследования установили, что слоны, дельфины, некоторые хищники и приматы (например, шимпанзе), по всей видимости, стремятся завести связи...
Новые расчеты, публикуемые журналом The American Naturalist, позволили исправить давнюю ошибку. На нашей планете, оказывается, живет не несколько десятков миллионов видов живых организмов, а «лишь» несколько миллионов. Столь крупная ошибка…
Halorubrum lacusprofundi — холодолюбивая бактерия, найденная в сверхсолёном Глубоком озере (Антарктида). Несмотря на свою холодоустойчивость, размножается она при 0–42 °C, а по современным представлениям такие условия (включая повышенную солёность вод)…
Среди бесчисленного множества ископаемых время от времени встречаются животные, сказать о которых что-либо внятное палеонтологи не в состоянии. Такие окаменелости на ученой латыни называют incertae sedis, то есть группы неопределенного…
Массовое вымирание, которое уничтожило многие виды в конце триасового периода около 200 млн лет назад, проложило дорогу для господства на Земле динозавров в течение следующих 135 млн лет. Только что…
Уникальную возможность исследовать особенности формирования мозга динозавров получили европейские ученые. Им в руки попали прекрасно сохранившиеся черепа двух особей Dysalotosaurus lettowvorbecki, находящихся на разных стадиях развития. Скелет дизалотозавра (Dysalotosaurus lettowvorbecki) Первый дизалотозавр…
Динозавры не всегда наслаждались мягким климатом. Новые данные показывают, что в течение части раннего мела на северо-востоке Китая царили умеренные погоды с суровыми зимами. Именно этим интернациональная группа учёных во…
Скелет крупного мамонта обнаружили палеонтологи к югу от мексиканской столицы. Его раскопки стали одним из первых случаев, когда латиноамериканские ученые применили георадар – устройство, позволяющее подробно рассмотреть находящийся в земле…
Что такое природоохранные зоны? К природоохранным зонам (особо охраняемым природным территориям - ООПТ) относятся территории требующие особой охраны в следствие своих природных, научных, рекреационных, культурных и других особенностей. Сейчас в мире существует около…
Оглавление 1. Общие сведения о животных 1.1. Разделение классификации животных 2. Появление и эволюция животных 2.1. Протерозой. Довендская биота. Животный мир вендского периода (эдикария) 2.2. Фанерозой. Животный мир кембрийского периода. Кембрийский взрыв 2.3. Животный мир ордовикского периода 2.4. Животный мир силурийского периода 2.5. Животный мир…
Вверх