Hvor får du dine gener?
Det åbenlyse svar er fra dine forældre, hvis æg og sæd smeltede sammen for at skabe den unikke kombination af genetisk materiale, der gør dig til dig. Men overraskende ny forskning kaster en skruenøgle ind i den velkendte historie: Det viser sig, at store mængder genetisk materiale, der findes i mennesker, faktisk sprang fra andre arter et eller andet tidspunkt i fortiden, og denne proces kan være en vigtig drivkraft for udviklingen hos dyr fra platypuses til mennesker.
I følge forskerne kunne ideen om, at en betydelig mængde DNA overfører vandret snarere end lodret, ændre vores forståelse af, hvordan mennesker og andre dyr blev. "Det viser, at dette udenlandske DNA, der kunne være kommet fra hvor som helst, på en eller anden måde kunne ende i os og begynde at ændre ting, " siger Atma Ivancevic, en postdoktoral forsker i bioinformatik ved University of Adelaide i Australien og hovedforfatter af en undersøgelse for nylig offentliggjort i genom-biologi .
Lad os starte i begyndelsen. For det første er hoppende gener ikke rigtig gener. Det er transponerbare genelementer, det ikke-kodende genetiske materiale, der ligger mellem gener. Mennesker er fyldt med tingene - mere end halvdelen af vores genom består af omsættelige elementer - men meget af det, det faktisk gør, er stadig et mysterium. ”Det synes som om det er at gentage sig så meget som det kan, ” siger Ivancevic.
David Adelson, Ivancevics vejleder ved Universitetet i Adelaide og en medforfatter på papiret, havde tidligere offentliggjort forskningsresultater, der konstaterede, at omsættelige elementer kaldet Bovine-B (BovB) sprang rundt blandt dyr, der var så forskellige som næsehorn, firben og platypuses. For at se, hvad der gonig på, så teamet efter BovB'er og et andet transposabelt element kaldet L1 i genomerne af 759 arter af dyr, planter og svampe, hvis fuldt kortlagte genomer allerede var tilgængelige online.
”Vi ville kaste lidt mere lys og se, om vi kunne forstå, hvorfor de bevægede sig i genomet, og hvor langt de kunne sprede sig, ” siger Ivancevic. ”Vi forsøgte at se efter lignende matcher af elementer mellem meget fjerne arter.”
Da de vidste, at BovB-elementer kunne overføres mellem arter, sporer de først den type genetisk materiale. De opdagede nogle mærkelige sengefeller: nogle BovB'er havde overført mindst to gange mellem frøer og flagermus, og Ivancevic siger, at BovBs, der stammer fra slanger, der udgjorde mindst 25 procent af køenes og fårets genom.
De sporet også L1-elementer, der udgør omkring 17 procent af det menneskelige genom og sandsynligvis er meget ældre end BovB-elementer, ifølge Ivancevic. De fandt for første gang, at også L1'er kunne overføres horisontalt: De var til stede i mange dyre- og plantearter, og alle pattedyr undersøgte de andre end platypus og echidna (de eneste to æglæggende pattedyr, eller monotreme, levende på Planeten).
Dette fik teamet til at konkludere, at de omsættelige elementer sandsynligvis aldrig var til stede i monotreme - i stedet for må de hoppe ind i en fælles stamfar til resten af pattedyr for mellem 160 og 191 millioner år siden.
Ivancevic har endda en mekanisme i tankerne. Kritisk set blev BovBs også fundet i skadedyr som bedbugs og igler, mens L1'er blev fundet i akvatiske parasitter som søorme og østers. Dette fik Ivancevic og hendes kolleger til at tro, at omsættelige elementer kan komme ind i DNA fra forskellige skabninger ved at bruge disse parasitter eller andre blodsugende væsener som flåter eller myg som deres køretøjer.
Fladermus kunne også spille en rolle. Transponerbare elementer er inaktive i mange frugtbatearter, hvilket kan skyldes, at deres insektdiæt gjorde dem særlig modtagelige for horisontal genetisk overførsel. Med andre ord synes flagermus at have udviklet en øget evne til at undertrykke denne slags elementer i deres egne kroppe - samtidig med at de fungerer som værter, der er i stand til at overføre dem til andre arter.
Ikke at alle disse transponerbare elementer i sig selv er dårlige. Ivancevic bemærker, at selvom L1'er kan være relateret til kræft eller neurologiske lidelser som skizofreni, kan andre transposible elementer også være involveret i dannelse af placenta eller hjælpe immunsystemet. ”Vi har bevis for, at de gør gode og dårlige ting, næsten ved et uheld, ” siger hun og tilføjer, at mange af L1'er hos mennesker også er inaktive. ”Det er næsten som genomet prøver at gøre brug af dem eller dæmpe dem til sin egen virkning.”
Chiara Boschetti, lektor i biologiske videnskaber ved University of Plymouth i Storbritannien, der studerer horisontal genoverførsel, siger, at denne form for undersøgelse viser, at hvad forskere brugte til at overveje "junk" -elementer faktisk kunne spille vigtige roller i funktionen eller reguleringen af gener. I nogle tilfælde kan det endda have indflydelse på, hvordan DNA'et deles eller replikeres, og hvordan kromosomer fungerer.
”Jeg tror, det har potentialet på en eller anden måde at ændre modtagergenomet, ” siger Boschetti, der ikke var involveret i Ivancevics arbejde. ”Det er meget sandsynligt, at der er virkninger.” Hun tilføjer, at den nye forskning åbner nye spørgsmål, som hvor hurtigt disse transponerbare elementer overføres, og hvor aktive de er i genomer.
Forskere har længe vidst, at genetisk materiale kan ledes mellem bakterier vandret; Sådan udvikler de antibiotikaresistens så hurtigt. Men opdagelsen af, at mere komplekse organismer også gør dette, bliver mere vigtigt og får mere forskning i begrebet genetisk arv, siger hun. "Det er lidt cool på en måde, " siger hun, "det tilføjer et tilfældigt dynamisk element til alt."
