Ученые открыли самый древний на сегодня сегмент ДНК в геномах насекомых, чей возраст – 700 миллионов лет – позволяет нам считать его частью ДНК общего предка микробов и многоклеточных животных, говорится в статье, опубликованной в журнале BMC Evolutionary Biology.

Докембрийский мир"Мы очень рады тому, что нам удалось найти столь древние сегменты ДНК. Их сохранение внутри генома говорит о том, что они играют крайне важную функцию, и у нас уже есть зацепки на то, что это действительно так. Мы с нетерпением ждем экспериментов, в ходе которых мы попытаемся понять, что они делают", — заявил Эран Таубер (Eran Tauber) из университета Лейчестера (Великобритания).

Таубер и его коллеги открыли участок генома, которые они назвали "кластером Осириса", сравнивая наборы мелких мутаций в ДНК паразитических ос вида Nasonia vitripennis и 12 других групп насекомых, предки которых разделились сотни миллионов лет назад.

Ученых интересовали так называемые CNE-области – участки ДНК, которые не кодировали белки, но при этом играли важную роль в жизни организма, и чья структура в целом является одинаковой для ос и других видов насекомых. Эти фрагменты генома, как объясняют генетики, содержат в себе не "инструкции" по сборке белков, а являются своеобразными управляющими элементами, включающими или выключающими "прицепленные" к ним гены.

По словам биологов, подобные области мутируют и меняются гораздо быстрее, чем остальные части ДНК, что позволяет использовать CNE-области в качестве индикаторов того, как много времени прошло со времени разделения предков обладателей этих участков генома, сравнивая число мелких мутаций в привязанных к ним генах.

В общей сложности группе Таубера удалось найти более трех сотен CNE-областей в геноме ос, чей возраст колебался от 160 миллионов и до 700 миллионов лет. Последнее означает, что все насекомые (а возможно, и все многоклеточные) обладают некими участками ДНК, которые были унаследованы в первозданном виде от их общего предка, который жил в первичном океане Земли еще до "кембрийского взрыва" и появления первых простейших и многоклеточных.

Самые древние CNE-области, как рассказывают ученые, были найдены в окрестностях генов, которые управляют сборкой рибосом, клеточных белковых "фабрик". Эти же последовательности Таубер и его коллеги обнаружили в ДНК примитивнейших многоклеточных существ из типа Placozoa и морских актиний, что подтвердило "докембрийский" статус этих фрагментов генома.

В ближайшее время авторы статьи начнут изучать то, чем занимаются эти участки генома, и попытаются понять, что заставило эволюцию сохранять эти фрагменты ДНК фактически без каких-либо изменений на протяжении 700 лет существования жизни.

Источник: РИА Новости

Ученые из университетов Юты и Аризоны (США), под руководством онколога-педиатра Джошуа Шиффмана (Joshua Schiffman) и эволюционного биолога Карло Мейли (Carlo Maley), разобрались, почему слоны так редко болеют раком. Оказывается, дело в особенностях их генотипа. Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Journal of the American Medical Association, пересказывает сайт журнала Science.

СлоныВ крупном теле слона примерно в 100 раз больше клеток, чем в человеческом. Кроме того, слоны даже в дикой природе живут по 60 лет и больше — за это время среди такого огромного количества клеток, казалось бы, неизбежно должно было бы появляться немало раковых. Однако статистика показывает, что на самом деле слоны болеют раком в полтора раза реже, чем собаки и в целых пять раз — чем люди. То же самое справедливо и для других крупных млекопитающих — китов.

Объяснить этот парадокс, названный по имени его первооткрывателя «парадоксом Пето», ученые не могли с 1970-х годов. И вот, благодаря Шиффману, Мейли и их коллегам у нас, похоже, есть ключ.

Американские ученые исследовали геном слонов в поисках механизма, защищающего их от рака. Сначала они выдвинули теорию, что ДНК слонов лучше способна к репарации, т. е. самопочинке, что и позволяет избегать появления в ней фатальных ошибок. Однако выяснилось, что по способности к репарации ДНК слоны ничуть не превосходят людей.

Зато в ДНК азиатских слонов в ходе этого исследования было обнаружено по 30-40 резервных копий p53. Этот ген препятствует делению клеток, в ДНК которых возникли опасные ошибки, до тех пор, пока они не будут исправлены, или клетка не будет убита самим организмом. Такое количество резервных копий этого ключевого гена позволяет организму слона эффективно блокировать развитие злокачественных опухолей в зародыше, практически без осечек.

Вполне возможно, что тот же механизм работает и у китов, и если так, то «парадокс Пето», похоже, разрешен.

Шиффман сказал журналистам, что сейчас его команда думает над тем, как сделать человеческие клетки более «слоноподобными», добавив в их ДНК дополнительные копии гена p53, для столь же эффективной профилактики рака.

Заметим, что это было бы очень кстати, потому что заболеваемость раком в мире растет, и несмотря на отдельные успехи, например, в борьбе со злокачественными опухолями простаты, ситуация все равно остается тревожной.

Источник: Научная Россия

Ученые из Санкт-Петербургского университета и Российской академии наук, под руководством профессора СПбГУ Владимира Лухтанова, открыли ранее неизвестный механизм образования нового биологического вида, в результате скрещивания двух уже существовавших видов. Содержание подробной статьи об этом, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society B, пересказывается впресс-релизе СПбГУ.

Бабочки-голубянкиОткрытие стало результатом изучение бабочек-голубянок рода Agrodiaetus. Ученые на протяжении 30 лет анализировали их кариотипы — формы и размеры наборов хромосом. Голубянки представляют собой интересный материал для подобных исследований, так как в пределах этого рода количество хромосом варьирует, у разных видов, от 20 до 268 — последнее число является рекордным. При этом в роде Agrodiaetus обнаружено немало совсем «молодых» видов, подвидов и популяций с пока неясным статусом.

Российские ученые установили, что одним из факторов такого бурного видообразования среди голубянок является скрещивание между разными видами этих бабочек. Потомки таких «смешанных браков» наследуют гены от обоих предков, но эти гены «пересобираются», подобно детскому конструктору. В результате получается новый полноценный диплоидный (двойной) набор хромосом, но уже с другим их числом и формой. Носители такого набора уже не могут скрещиваться со своими предками, а значит, являются отдельным новым видом.

«Мы показали роль структурного преобразования генома в процессе гибридного видообразования — содержание на уровне генов не меняется, а кариотип меняется. И этого оказывается уже достаточно, чтобы сформировался новый вид», — прокомментировал Владимир Лухтанов.

Ранее образование гибридов между разными видами животных уже не раз отмечалось как в природе, так и в неволе. Но до сих пор практически не было доказательств того, что это может приводить к образованию новых видов. Обычно такие гибриды оказываются стерильными, если только родительские виды не являются очень близкородственными — что мы и видим у бабочек-голубянок.

Источник: Научная Россия

Эволюционные биологи из Гарвардского университета (США), под руководством профессора Архата Абжанова (Arhat Abzhanov) и его студента Бхарта-Аньяна Бхуллара (Bhart-Anjan Bhullar) выделили два основных гена, отвечающие за формирование клюва у птиц, и разобрались в механизме их действия. Об этом авторы открытия пишут в своей статье в журнале Evolution, которую пересказывает сайт журнала Science.

Птица-тинаму (снизу) и динозавр-анхиорнис (сверху)Клюв имеет для птиц огромное значение: в то время, как их передние конечности превратились в крылья и лишились пальцев и когтей, он служит одновременно и «рукой», с помощью которой можно брать предметы, и большим когтем — мощным оружием. Чтобы выяснить, как это приспособление возникло, Абжанов и Бхуллар использовали принципиально новый подход на стыке палеонтологии, эволюционной биологии и генетики.

На первом этапе ученые из Гарварда собрали сотни сделанных под разными углами снимков черепов динозавров, современных рептилий и птиц. Для каждого черепа в итоге составлялось виртуальное 3D-изображение, эти изображения затем сравнивались друг с другом. Благодаря этому было установлено, что главную роль в формировании клюва имеет пара костей, которые называются премаксиллярными. У рептилий, таких, как аллигаторы, они маленькие, обособленные друг от друга и формируют конец морды. Зато у птиц они сильно удлинены и сращены друг с другом, благодаря чему и формируется верхняя, более крупная часть клюва.

Слева - черенормальной курицы, в середине - череп курицезавра, справа - черепаллигатораДалее американские биологи проанализировали более ранние работы своих коллег, в которых изучались гены, ответственные за развитие этих костей. Таковых оказалось два. Первый, фактор роста фибросластов 8 (Fgf8), активируется у эмбрионов цыплят в возрасте 3 дней, когда у них формируется передняя часть лица. Второй ген, называемый WNT, на следующем этапе развития запускает у птиц бурное деление клеток в середине лица, где находятся и премаксиллярные кости. Показательно, что у эмбрионов рептилий и млекопитающих WNT, напротив, активен по краям лица, а не в его середине.

Финальной стадией работы стал эксперимент, в котором ученые с помощью специальных веществ-ингибиторов «отключили» действие генов Fgf8 и WNT у эмбрионов цыплят. В результате у них развились не клювы, а рыла, как у аллигаторов. Кроме того, небная кость, которая у птиц очень маленькая, чтобы не мешать клюву открываться вверх, у обработанных ингибиторами цыплячих эмбрионов разрослась в стороны и срослась с окружающими костями — опять же, как у рептилий и млекопитающих.

Абжанов и Бхуллар сделали вывод о том, что именно гены Fgf8 и WNT играют ключевую роль в формировании у птиц клюва. Правда, с ними не согласен Ральф Маркуцио (Ralph Marcucio) из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. В 2009 г. он поставил серию опытов, из результатов которой следует, что эту функцию на самом деле выполняет другой ген, SHH. Чтобы разрешить этот спор, потребуются дальнейшие исследования.

Источник: Научная Россия