На школьных уроках биологии нас учат довольно обыденным вещам: дети-родители, линейная эволюция от простого к сложному, законы Менделя… Да только вот все забывают штуку, без которой жизнь на планете была бы невозможна в современном виде — горизонтальный перенос генов!
Начнём с начала: существует два способа передачи генов: вертикальный и горизонтальный.
Первый — самый распространенный среди многоклеточных существ, самый привычный, изученный и… самый медленный. При таком механизме наследственная информация передаётся от родителей к потомкам напрямую, и вся эволюция построена на мутациях в различных генах. При комбинировании родительских ДНК в момент зачатия эти мутации наслаиваются и комбинируются, но, как правило, — их количество невелико. Поэтому новый организм будет очень похож на исходные формы. От осинки не родятся апельсинки, как говорится.
Второй способ — горизонтальный перенос генов. По его итогу не то что апельсинки получаются, а сок мультифрукт сразу в тетрапакетах на дереве! Учёные до сих пор бьются над разгадкой отдельных феноменов этого механизма, но сама суть заключается в том, что организм получает наследственную информацию от какого-то чужого источника. Порой даже не своего вида!
Этому процессу подвержены все живые организмы, но проще всего изучать его на бактериях. К тому же все мы когда-то были одноклеточными, так что понимание механизма у братьев наших меньших может пролить свет и на нас самих. У бактерий горизонтальный перенос генов происходит минимум в трёх случаях.
Первый — во время конъюгации, или так называемого полового размножения бактерий. Две клетки соединяются белковыми мостиками, через которые происходит обмен определёнными частями ДНК. И вот уже один организм обладает способностями другого — безо всяких ваших эволюций.
Второй случай называется трансдукция. Он происходит не нарочно, а вследствие «болезни» бактерии, когда патогенный вирус внедряется и разрушает её клетку. Вирус размножается внутри бактерии, создавая множество своих копий. Но иногда в новых вирусных частицах могут сохраняться обрывки ДНК погибшей бактериальной клетки. Попадая в другие бактерии, такие вирусы приносят не болезни, а новые гены.
Третий случай обусловлен критическим состоянием окружающей среды. Когда становится совсем худо, бактерии начинают затягивать внутрь себя различные обрывки чужеродных ДНК и встраивать их в свой геном.
Как регулируются механизмы выбора пока непонятно, однако результаты потрясают. Генномодифицированные бактерии могут получить полную устойчивость к антибиотикам или, например, из безобидного товарища превратиться в жуткого заразного монстра. Но не только бактерии способны получать и отдавать ДНК. Горизонтальный перенос генов позволяет развиваться организмам квантовыми скачками. Получать те плюшки, которых у животного никогда не было.
Например, кофейный жук-мотылёк откуда-то получил уникальный ген HhMAN1, который помогает ему расщеплять галактоманнан. За счёт этого букаха способна есть и переваривать кофейные зёрна. Но у родственных насекомых даже близко нет адаптаций к этой еде! И гена, соответственно, тоже.
Да что там жуки! Мы с вами тоже активно заимствуем чужие гены. Учёные предполагают, что более 120 генов люди получили путём их горизонтального переноса. Например, ген HAS1, отвечающий за выработку гиалуроновой кислоты, вообще ближе… к грибам, чем к другим многоклеточным.
С вами была Книга животных!
Палец вверх, подписка — неоценимая поддержка нашего труда.
Группа Вконтакте | Канал на Ютубе