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".
Специалисты ботанического сада Kew Gardens обнародовали результаты прочтения ДНК цветка вороньего глаза японского (Paris japonica). В процессе исследования выяснилось, что растение обладает геномом, который в 50 раз длиннее человеческого.
Небольшое 30-сантиметровое растение обладает ДНК длиной более 90 метров (фото Neil Roger/Flickr.com)149 миллиардов пар оснований – таков новый мировой рекорд протяжённости ДНК. В пресс-релизе сада учёные утверждают, что если выпрямить геном японского цветка, то он окажется выше знаменитого лондонского Биг-Бена.
Рекордсменом по количеству "букв" в ДНК среди животных является мраморный протоптер (Protopterus aethiopicus). В его коде биологи обнаружили 130 миллиардов пар оснований (фото Joel Abroad/Flickr.com). Кстати, подобная экстремальная длина генетического кода не даёт растению никаких преимуществ. И даже наоборот, мешает ему приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды: из-за того что репликация ДНК происходит долго, вороний глаз растёт медленнее своих сородичей.
По мнению многих генетиков, нынешний рекорд не продержится долго. У биологов есть подозрение, что такие микроорганизмы, как амёбы, обладают ещё более массивной ДНК. (Уже давно ясно, что длина генома никак не связана со сложностью организма.)
Учёные пока не пришли к единому мнению, отчего в мире существует такой большой разброс в длине генетического кода, а точнее, в количестве мусорной ДНК (которая, впрочем, не вполне мусор).
Science приводит пример организма с одним из самых "скромных" геномов. В ДНК паразита Encephalitozoon intestinalis (на фото) содержится 2,25 миллиона пар оснований. Мы рассказывали о рекордсмене – одноклеточном-симбионте Carsonella ruddii, чей код насчитывает около 160 тысяч пар (фото AJ Cann/Flickr.com). Статья авторов открытия опубликована в Botanical Journal of the Linnean Society. Узнайте также о том, как геном одного вида был обнаружен в ДНК другого и зачем от части своих генов избавляются минога и мужская половая хромосома.
Источник: MEMBRANA
08-03-2013 Просмотров:10368 Новости Астрономии 
Антоненко Андрей
Зонд НАСА "Мессенджер" закончил картографирование поверхности Меркурия, создав первую в истории полную карту ближайшей к Солнцу планеты. Зонд НАСА "Мессенджер" "Теперь мы можем сказать, что мы засняли с орбиты каждый квадратный...
16-03-2015 Просмотров:7984 Новости Нейробиологии Антоненко Андрей
Группа исследователей под руководством профессор Сяочу Чжана (Xiaochu Zhang) из Университета науки и техники в округе Хэфэй (Китай), методом магнитно-резонансной томографии (МРТ) сканировала мозг добровольцев, которые в данный момент были...
13-02-2013 Просмотров:12500 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей
В последнее время учёные начинают склоняться к тому, что падение метеорита стало coup de grace (ударом милосердия) для динозавров, и без того вымиравших под сурдинку меняющегося из-за извержений вулканов климата. Иллюстрация...
07-07-2013 Просмотров:10664 Новости Генетики Антоненко Андрей
У человека, как известно, генов в пять раз больше, чем у кишечной палочки: 20 000 против 4 100. (При этом речь идёт, разумеется, только о тех последовательностях ДНК, которые кодируют...
05-10-2012 Просмотров:12549 Новости Экологии Антоненко Андрей
Если из экосистемы убрать насекомых-вредителей, то растениям хватит всего нескольких лет, чтобы освоить новые экологические условия и пойти по иному эволюционному пути. Цветущая энотера (фото Scott Smith)Растения и насекомые так тесно...
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…
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…
Биохимики объяснили, почему малярийные комары не боятся жары. Оказалось, что управляя белковыми «баранками», комары регулируют траты запасенной жидкости и попросту не «потеют». Малярийный комар (Википедия)Малярийные комары (род Anopheles) распространены по…
Физиологи выяснили, что зубчики морских улиток состоят из рекордно прочного вещества. Ученые надеются, что открытие поможет спроектировать новые материалы, которые найдут применение в автомобилестроении и других отраслях промышленности. Морское блюдечкоОб этом говорится…
Новозеландский вулканолог Нико Фурнье (Nico Fournier) сообщил, что благодаря извержению вулкана в Тихом океане образовался новый остров. Небольшой фрагмент суши размером примерно 1,8 на 1,5 км обнаружен в 65 километрах…
Возраст каменных орудий, найденных в бразильском скальном убежище, оценён в 22 тыс. лет. Это вновь говорит о том, что древние люди достигли Америки задолго до знаменитых охотников североамериканской культуры Кловис,…
Энтомологи впервые изучили психологические особенности тараканов, которые они демонстрируют перед лицом опасности. Оказалось, что каждое из этих насекомых обладает индивидуальной моделью поведения. Американский таракан К такому выводу пришли бельгийские ученые из…
Майкл Д`Эмик (Michael D'Emic), специалист по анатомическим исследованиям из Университетской школы Стоуни-Брук в Нью-Йорке (США), подливает масла в огонь продолжающегося спора о том, были ли динозавры холоднокровными, теплокровными, или чем-то…
Туристы стекаются в Национальный парк Петрифайд-Форест в Аризоне, чтобы полюбоваться на большие сверкающие останки окаменелых деревьев. А геологи едут туда в поисках чего-то менее заметного, но обладающего более весомым научным значением: керна,…
Вверх