ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Сенс еволюції і еволюція сенсу
         

     

    Біологія і хімія

    Сенс еволюції і еволюція сенсу

    Кандидат біологічних наук В. В. Велько

    ... я переконаний, що Він не грає в кості ...

    Ейнштейн. [1]

    Можна Чи зрозуміти сенс існування життя на Землі і сенс існування людства, виходячи з того, що молекулярні механізми біологічної еволюції і механізми генетичних процесів у популяціях, зокрема, у людських субпопуляція, стають все більш зрозумілими? Адже, напевно, можна зрозуміти задум архітектора і яке зводиться будинок, будинок, завод, театр або ангар, якщо видно, як і з яких елементів воно будується? Але у архітектора є задум і план. А біля будівлі - замовник. А в еволюції? І взагалі, що таке еволюція?

    Процес ускладнення, детермініруемий проявом (розгортанням) особливих закономірностей, властивих тільки живим системами, але що це за закономірності?

    Або, може, ускладнення, яке викликається програмує впливом навколишнього середовища на гени, і пристосовують організми до цього середовища? Але як виник цей механізм програмування, "наперед знає", які саме зміни генів приведуть до потрібних змін організмів?

    Або, як це прийнято вважати, еволюція - це сліпий природний відбір "щасливих" випадковостей? Але, що за "молекулярні випадковості?" І які їх комбінації і як часто стають виграшними?

    Невже процес еволюційного ускладнення, що призвів вид Homo sapienes до розщеплення атомного ядра, до суперкомп'ютерів, до дешифрування геномів та реконструкції виникнення Всесвіту - всього лише результат гри в кості, заняття, як відомо, не самого інтелектуального?

    Наші розум і почуття не готові змиритися з тим, що все, що є на Землі, включаючи "Трійцю" Рубльова, "Весну" Ботічеллі, 66-ї сонет Шекспіра і "Котлован" Платонова - всього лише результат сліпих випадковостей.

    Що ж це за механізми, які змусили перші живі організми ускладнюватися і вдосконалюватися? Для чого? Заради якої мети?

    Еволюція - Це, перш за все, зміна генетичної інформації, що програмує як самі організми (їх метаболізм, фізіологію і морфологію), так і їх поведінку.

    Це:

    -- загадка виникнення першого гена (слова), потім

    -- збільшення кількості генів, що відбувається

    -- з одночасним розвитком генетичного "мови" (генетичного коду),

    -- з виникненням "правил граматики" - механізмів реалізації "сенсу" генів;

    -- це формування і "тиражування" (розмноження) геномів (цілісних текстів),

    -- це взаємодія між геномами (статевий процес і обмін фрагментами "Текстів" - рекомбінація),

    -- це загибель "невдалих" геномів.

    Одним з результатів цього "літературного" процесу є і про це.

    Людство - Це еволюція, які усвідомили саму себе.

    Дж. Хакслі.

    До повного усвідомлення, зрозуміло, далеко, але дещо вже дійсно стає зрозумілим.

    Основа життя - це самовідтворення системи з елементів середовища, що її оточує. Якщо молекула здатна до самовідтворення, якщо вона сама будує себе з того, що навколо неї - вона жива. Вчинено несподівано при дослідженні генів деяких багатоклітинних були виявлені "молекулярні копалини" - залишки найдавніших живих молекул - рібозімов, до цих пір зберегли деякі зі своїх найдавніших властивостей. Рибозим - це ферменти (ензими), що представляє собою лінійну молекулу РНК. Рібозіми здатні здійснювати каталіз (ферментативну, або, інакше кажучи, ензиматичну функцію). До відкриття рібозімов вважалося, що ферментами можуть бути тільки молекули білків. Подальші дослідження показали, що рібозіми, так само як і ферменти білкової природи, здатні здійснювати практично весь спектр ферментативних (або ензиматичних) реакцій [2]. Більше того, один із самих основних молекулярних будівельних машин клітини - рибосома, здійснює декодування генетичної інформації при біосинтезі білків, так ж має рібозімную активність [3]. Але саме хвилююче властивість деяких рібозімов - їх здатність до самовідтворення.

    Ось розсип друкарських літер. У ній виникає перше слово. І таке воно, що навпроти себе із розсипаних окремих літер воно утворює таке ж слово. І навпаки вже двох слів - утворюється ще по одному. А з чотирьох - вісім, з восьми - ...

    Схилившись над безоднею минулого, будемо спостерігати її змінюється забарвлення. Зі століття в століття колір згущується. Ось-ось щось стане на молодий Землі ... Життя! Ось Життя!

    Тейяр де Шарден [4].

    Будучи лінійними полімерними молекулами, що складаються з певної послідовності чотирьох нуклеотидів: (літер) А (аденін), У (урацил), Г (гуанін) і Ц (цитозин), (ця послідовність і визначає зміст, тобто, функцію), деякі рібозіми можуть бути одночасно і геном (матрицею для синтезу власних копій), і ензимом, який такий синтез (реплікацію або відтворення) здійснює. І створює, тим самим, свою копію з чотирьох нуклеотидів, плаваючих навколо нього, полімерізуя їх у тій же послідовності, в якій розташовані "букви" в його гені. Отримані дві молекули можуть потім розмножитися до чотирьох. Потім до восьми і ... так далі. Лише б вистачило нуклеотидів. Покладається, що життя зародилося у вигляді самовідтворюються молекул РНК, які створили Світ РНК. З Світу РНК. населеного рібоорганізмамі, (слідів яких не знайдено) утворився Світ ДНК, в якому кодування генетичної інформації здійснювали молекули ДНК [5-7]

    Але де ж еволюція? Адже зростає тільки кількість, але якість, начебто, не змінюється? Джерело еволюції - випадкові помилки, що виникають при реплікації (самовідтворення) матриці. Копіювання ніколи не відбувається з абсолютною точністю.

    Перший тип помилок, якими рухається еволюція - так звані точкові мутації, змінюють при реплікації правильний нуклеотид на неправильний (не комплементарний). А так само - мутації, що приводять до вставці зайвого нуклеотиду, або до випадання потрібного. Помилкове копіювання РНК призводить до того, що змінилася послідовність нуклеотидів змінює і сойства рібозіма, наприклад, збільшує швидкість його автореплікаціі. І тоді нащадки такого "Щасливого" мутанта отримають перевагу в розмноженні і заповнять собою "сушу і води ". Однак шкідливі мутації виникають набагато частіше, ніж корисні. Вредная мутація сповільнить самовідтворення, і тоді такі мутантні молекули "Вимирають". Це вже дарвінівська еволюція молекул. Природний відбір до якої спрямований на збільшення швидкості їх розмноження. І який має привести до того, що планетарний океан буде заповнений найбільш швидко авторепліцірующіміся "Живими" молекулами.

    Але де ж ускладнення і вдосконалення? Ускладнення розуміється як збільшення комплексності (complexity). У даному контексті - найдосконаліший - це найбільш швидко відтворюється Рибозим. На цьому еволюція повинна була б і зупинитися, якби не ще одна її джерело. Це дуплікації, другий тип помилок (мутацій), що виникають при відтворенні генів. Знову синтезована лінійна молекула двунітевой ДНК не відокремлюється від вихідної матриці, щоб потім існувати незалежно, а помилково приєднується до кінця матриці. З гена АБВГД утворюється [АБВГДабвгд], а не [АБВГД] + [АБВГД]. Така нова структура, що складається вже з двох ідентичних генів, що кодують одну і ту ж функцію (що мають один і той же зміст) теж може функціонувати, наприклад, кодувати життєво важливий фермент. І, зрозуміло, при реплікації такий дуплікації також відбуваються точкові мутації, які погіршують або поліпшують функцію ферменту .. Частіше за все, зрозуміло, що погіршують. Припустимо, що така мутація (позначимо її - *) сталася в першому гені АБВ * ГДабвгд. У цьому випадку, в клітині буде утворюватися суміш з двох ферментів, один з яких "гірше!" і тому в цілому ефективність функції, виконуваної обома ферментами, буде знижуватися. Що веде до зниження життєздатності, і в підсумку, до зниження розмноження швидкості. Але подальший мутаційний процес може призвести до випадкового виникнення мутації, або такою, що ускладнює один з ферментів, (тоді справа зовсім погано) або відновлювальної мутантного активність ферменту, або що підвищує активність неушкодженого, що в підсумку відновлює життєздатність організму. Це не означає, що в точності відновиться вихідна послідовність АБВГДабвгд. Відновлююча (супресорні) мутація може статися і в другому гені і привести до утворення структури типу АБВ * ГДабвг * д. Функція (сенс) такої структури стала такою ж, як і у вихідної дуплікації АБВГДабвгд, але тепер ця функція визначається двома схожими, але вже різними генами ( "синонімами") АБВ * ГД і абвг * д, (наприклад, перший з них відбирає з навколишнього середовища підходящі мономери, а друга каталізує реакцію приєднання.) Цей процес в молекулярної генетики названий субфункціоналізаціей.

    Отже, нові гени утворюються під дією двох випадкових процесів: помилок копіювання при реплікації і дуплікацію. Потім під дією відбору, зберігає загальний "зміст" (життєздатність), відбувається звуження "сенсу" кожного з подвоєних генів, при цьому сенс всієї дупліцірованной області може розширюватися [8-10]. Те, що раніше робив один ген, що тепер роблять два, і вони всі більше залежать один від одного. Ось і ускладнення: з однаковості виникає різноманітність, багатофункціональність.

    Безсумнівно, подвоєння гена з наступним поділом функцій двох копій може відігравати важливу роль і в сучасних еволюційних процесах. Однак еволюція винайшла та іншої спосіб створення нових генів. Уявлення про нього виникли після приголомшуючого відкриття будови генів еукаріотів. Еукаріоти - організми, що мають клітинну ядро, прокаріоти (бактерії) ядра не мають. Усі багатоклітинні є еукаріотів. Виявилося, що всередині генів еукаріот, на відміну від генів бактерій, є ділянки, які сенсу не мають - інтрони. Інтрон - від англ. intervening zone - зона, "втручатися" в смислову послідовність гена, Ті ділянки гена, які мають сенс, були названі екзонів. Екзонів - від англ., expressing zone - експрессіруемая, смислова зона гена.

    Зітри випадкові риси

    І ти побачиш - світ прекрасний.

    Блок

    Для реалізації (експресії) функції гена всі його "не смислові" ділянки повинні бути вилучені. Для цього можливі два шляхи. Перший - видалити інтрони назавжди, "Вирізати" їх (делетіровать), а екзонів з'єднати. Другий - створити (шляхом транскрипції) копію мозаїчного гена, що складається з екзонів і інтронів, вихідну матрицю не змінювати, а з копії інтрони видалити, а екзонів об'єднати. Отриманий остаточний транскрипт (тепер придбав сенс) використовувати для реалізації його функції. Прокаріоти вибрали перший шлях. У їхніх генах (за малими особливими винятками) інтронів немає. Вибрали цей простий і економний шлях так і залишилися без'ядерною одноклітинними мікроорганізмами. Прогресивна еволюція для них стала неможливою. (Прогресивна еволюція - зміни, супроводжуються ускладненням, утворенням нових елементів (органів, тканин, кісток та ін) і збільшенням кількості зв'язків між ними, складність розуміється як complexity).

    Другий шлях, при якому безглузді інтрони зберігаються в гені, але видаляються з його транскрипту, був названий сплайсинг, він реалізується у всіх еукаріотних організмів.

    Але невже інтрони, сумарна довжина яких в гені може в десятки і більше разів перевершувати довжину його екзонів, дійсно безглузді? Який був механізм освіти мозаїчних генів? Спроби реконструювати цей процес призводять до подання про те, що в складі давніх самовідтворюються молекул (або їх агрегатів, або найдавніших клітин) були присутні: по-перше, "генератор випадкових чисел", механізм, який синтезував протяжні випадкові послідовності нуклеотидів (букв), і, по-друге, механізм, розрізати їх на випадкові фрагменти і в різних комбінаціях з'єднував деякі з них. А потім неупереджений природний відбір оцінював результат. Якщо результат з'єднання фрагментів транскрипту поліпшував самовідтворення, такий мозаїчний ген зберігався, якщо ні - зникав з лиця Землі. Як свідчить комп'ютерний аналіз великого масиву еукаріотних генів - вони кодують модулі, з яких складаються білки, образно кажучи, мають субсмисл [11]. (Модулі білків -- послідовності амінокислот, здатні до утворення компактних структур -- доменів, які важливі для реалізації функції білка)

    В цілому, поточне подання про походження генів - вони відбувалися шляхом стикування екзонів - exon shuffling [12]. Спочатку випадково виникли потенційні частини слова - "склади", потім вони випадково з'єднувалися і коли виникало сенс -- шлях стикування складів фіксувався (запам'ятовувався). Однак шлях стикування екзонів, що належать одному гену, як несподівано виявилося, може бути множинним, деякі екзонів можуть видалятися разом з інтрони. Такий альтернативний сплайсинг призводить до того, що один і той самий ген може кодувати сімейство схожих, але різних білків. На даний момент відоме максимальну кількість різних білків, що може кодувати один ген, що складає близько 40 000. [13].

    І тепер саме час поставити собі постійно актуальним питанням: що таке ген?

    Ген (еукаріотних) - це довга і переважно випадкова, не кодує послідовність нуклеотидів, в якій розташовані ділянки, здатні після вирізування з копії цього гена (транскрипту) та їх об'єднання в строго певної черговості, кодувати (або безпосередньо виконувати) певну функцію. Тепер уявіть собі, що текст - це випадкова послідовність літер, серед яких іноді розташовані ділянки, які після розпізнавання, виділення і з'єднання набувають сенсу. Більше того, з одного і того ж тексту, використовуючи різні варіанти розпізнавання, виділення і з'єднання різних ділянок, можна отримати багато різних смислів. Отже, те, що ми наївно вважали безглуздим - інтрони, перемежовуються гени, насправді виявилося досить ефективним і економічним способом кодування безлічі смислів за рахунок обмеженої кількості знаків. Щоправда, це призвело до значного ускладнення правил виявлення цього сенсу. Шлях сплайсингу великою мірою визначається регуляторними сигналами клітини, що характеризують її стан. У відповідь на зміну ситуації з одного і того ж гена утворюються різні смисли. У бактерій все просто - по-перше - що написано, всі знаки підряд і розумій, по-друге, ситуація змінилася - включився інший, для неї спеціально передбачений ген.

    І, саме разюче і виявлене зовсім недавно: точкові мутації (випадкові зміни нуклеотидів) у екзонів можуть призводить до зміни шляху його стикування з іншими екзонів, інакше кажучи, зміна букви в складі може вести до зміни шляху його з'єднання з іншими складами. Випадкова точкова ( "буквена") мутаційна мінливість призводить до мінливості більш високого рівня - до мінливості шляху комбінірованеія субсмислових блоків. Зрозуміло, це значною мірою зменшує час випадкового перебору, необхідне для утворення нових функцій [14].

    Як ж йде "прогресивна еволюція" мозаїчних еукаріотних генів? Найбільш очевидне припущення - шляхом збільшення ступеня їх мозаїчності ... Чим більш примітивний організм - тим менше в його "типовому" гені має бути екзонів і інтронів. Саме так і пишуть у підручниках [15]. А як же інакше? Адже у примітивних одноклітинних дріжджів 95% всіх генів взагалі не мозаїчні (інтронів НЕ містять), у грибів більшість генів мають по 2-3 інтрони, у черв'яка, в середньому, по 4 інтрони, у ссавців по 7-8.

    А організми, які жили мільярди років тому, в ті "нечувані року", коли дерево життя ще не розщепилося на царства тварин і рослин? Які гени мав організм, який був в точці розгалуження? Відповідь дивовижний. Майже такі ж складні, як у "вінця" еволюції. Загальний попередник черв'яків, комах і хордових мав на генах така ж кількість інтронів, яке зараз міститься в людських генах [16,17]. У процесі еволюції відбувалися масові втрати інтронів, що і призвело до тих середнім кількостей інтронів, про які справедливо йдеться в підручниках.

    Який ж молекулярно-генетичний "Великий Вибух" на ранніх стадіях еволюції створив у "Простих" організмів найскладнішімозаїчні гени, які потребували для своєї експресії в енерго-і матеріаломістких механізмах сплайсингу? Чи справді прогресивна еволюція, що призводить до ускладнення, може йти від складного до простого? Якщо це так, нас можуть очікувати дивовижні відкриття. Наприклад того, що у найдавніших організмів вже були (зарезервовані на майбутнє?) найскладніші гени, які знаходилися в мовчати ( "згорнутому") стані. Того, що прогресивна еволюція - Це процес - поступової реалізації (розпакування) раніше утворилася (або закладеної?) генетичної інформації. Може бути, саме в цьому відповідь на болісну загадку, чому у амеби довжина геному в 200 разів більше, ніж у людини (про це нижче).

    Отже, шлях прогресивної еволюції направлений:

    -- від простого відтворення рібозімов, що збільшують їх кількість, до збільшення їх довжини за рахунок дуплікацію і дивергенції їх генів за рахунок субфункціоналізаціі.

    -- від випадкового перебору нуклеотидів, до випадкового перебору екзонів, що кодують субсмисловие модулі.

    Вельми принципово, що випадково утворилися дуплікації піддаються випадковим мутаційний процес, впливають на початкове однакові функції обох генів. А дію відбору, спрямованого на підтримку початкової загальної функції, приводить до дивергенції функцій дупліцірованних генів. Це веде до того, що якщо до дуплікації один ген виконував певну функцію, то після дуплікації і мутаційного процесу цю необхідну функцію можуть виконувати вже два гени і лише разом, але не порізно. Це призводить до дуже важливого і нового для теорії еволюції висновку: прогресивна дівергентная еволюція відбувається без зміни умов середовища, а в результаті постійно йдуть мутаційних випадкових процесів, головну роль в яких грають спонтанні дуплікації генів (і геномів). Відбір, який при цьому діє, є ні що направляють, ні дізруптівним [18], але очищає (purifying) від шкідливих мутацій (від шуму).

    Прогресивна еволюція, що супроводжується ускладненням, не має адаптивного (по відношенню до навколишнього середовищі) характеру. Це вельми несподіване і принципове положення було сформульовано зовсім недавно [19].

    Зрозуміло, таке "прогресивне" ускладнення повинні бути "сумісним з життям", про ті випадках, коли воно було летальним, ми не дізнаємося ніколи. І, зрозуміло, після такого "ускладнення" напрямний або дізруптівний відбір підганяє (адаптує) організми до конкретних умов навколишнього середовища. [16].

    На Протягом останніх 4 млрд років умови на Землі весь час змінювалися, вкрай цікаво було б подивитися, якими б ми були, якщо б прогресивна еволюція йшла в стаціонарних, не змінюються умовах середовища.

    При розгляді екзонів-інтронів структури еукаріотних генів ми вперше зіткнулися з питанням, а чи може в еволюції існувати те, що не має сенсу? Для чого організмам, що жив ще до поділу тваринних і рослинних царств, були потрібні такі складні гени?

    А життя, як з холодним увагою подивишся навколо,

    Така порожня і дурний жарт.

    Лермонтов

    Самая вразила жарт, яку еволюція зіграла над людиною - це кількість генетичної інформації, яка має амеба. Бо одноклітинна амеба має кількість ДНК, в 200 разів більше, ніж у "вінця" еволюції, тобто, у Homo sapiens. У амеби в ДНК близько 600 млрд букв (нуклеотидів), у нас - 3 млрд. Ну навіщо їй стільки? І що там написано? А написано там (мільйони разів!) Одне або декілька "Безглуздих слів". І з сучасної точки зору вони нічого не означають.

    Дійсно, 99% геному людини не кодує білків, ці не кодують послідовності представлені не тільки інтрони і межгеннимі областями, але, переважно, різними типами багаторазово повторюваних генетичних послідовностей довжиною приблизно в 10, 100, 1000 і більше нуклеотидів. Ці повтори можуть бути розташовані безупинно один за одним (локалізовані), або бути розсіяні по геному поодинці (дисперговані).

    Згідно механізмам походження цих повторів, їх розділяють на: т. н., сателітної ДНК (яка може утворюватися за певних помилки реплікації) і на т. н., ретропозонів, які утворюються з-за помилок зворотної транскрипції, коли відбувається випадковий і помилковий синтез ДНК на матриці РНК. Після масового збільшення кількості копій такого випадково що утворився з РНК "Безглуздого гена" відбувається випадкове вбудовування безлічі його копій у випадкові ділянки геному. І, більше того, ретропозонів. що знаходяться в геномі, є мобільними генетичними елементами, вони можуть переміщатися по геному.

    Якщо при цьому порушуються життєво важливі функції - організм гине, якщо ні -- виживає з вантажем "безглуздою" або "сміттєвої ДНК". Саме так її і називають -- junk DNA, інше її назва має відтінок "моральної" оцінки -- "Егоїстична" - selfish DNA, вона існує (розмножується разом з функціональними генами) тільки для себе і організму нічого корисного не дає. Ще одна її назва - Parasitic DNA, говорить саме за себе. Дійсно, клітинам доводиться витрачати значні ресурси для відтворення безглуздої ДНК, частка якої іноді може досягати більше, ніж 90%. Для того, щоб, по крайней мірі, мінімізувати можливе шкідливий вплив цієї паразитичною ДНК, вона щільно захована (сконденсувати) в неактивних зонах хромосом (у гетерохроматин). Схоже, що гетерохроматин в основному і потрібен для запобігання шкідливого впливу паразитичною ДНК. З цього випливає, що принцип "максимум ефективності (життєздатності) при мінімум затрат ", - для еукаріотних організмів не справедливий. Вони, згідно з поточним уявленнями, без видимих шкідливих для себе наслідків витримують величезний вантаж присутності в своєму геномі безглуздих послідовностей ДНК. Але чи так вони безглузді?

    Може, ми чогось просто не хочемо бачити? Наприклад, того, що практична нездатність організмів позбутися паразитичною ДНК і стати максимально ефективними є ще однією причиною того, що ми називаємо прогресивної еволюцією? Яка йде від випадкового накопичення безглуздих ускладнень до природного відбору випадкових осмислених змін, спрямованих на те, щоб компенсувати шкідливу дію безглуздих. Але чому еукаріоти, на відміну від бактерій, не змогли позбавитися від безглуздого вантажу генетичної мінливості? Хіба на них не діяв природний добір, відтинає не ефективні "Від свята життя?"

    вразила факт, що взаємозв'язок між кількістю ДНК, cодержащейся в геномі організму і його еволюційної складністю відсутній, був названий "парадоксом вмісту ДНК" (C-value paradox, від С - content). Цей парадокс не розгаданий і сьогодні [20].

    Спроби його пояснити змушують або відмовитися від інтуїтивних уявлень про "розумності будови живого ", або припускати, що в молекулярно-генетичних механізмах існує якесь зовсім невідоме нам вимір. Що насправді ми бачимо тільки зовнішні та доступні нашому примітивного розуму механізми життя. Але успіхи генної інженерії зі створення цілком життєздатних трансгенних організмів на зразок б підтверджують, що ми більш-менш правильно уявляємо собі, як влаштовані і як працюють гени і геноми.

    Хоча, справедливості ради, відзначимо, що останнім часом з'являються факти, що й безглузда ДНК може іноді мати якийсь сенс. Наприклад, відомі випадки, коли, повторюючись елементі, що знаходиться всередині інтрони, присутні нуклеотидні послідовності, які змінюють шлях стикування екзонів і, тим самим, створюють новий білок, тобто, нову функцію.

    Багато фактів говорять про те, що безліч молекул РНК, які є копіями "Безглуздою ДНК", виконують регулюючу роль - вони керують роботою генів, зокрема, при розвитку організмів (при диференціювання клітин). Нещодавно з'явилися дані, що деякі зміни в "безглуздою ДНК" призводять до т. н., епігенетичними ефектів, тобто, до модифікації функції генів, не супроводжується зміною їх нуклеотидної послідовності. [21].

    Але в даний момент з упевненістю можна сказати, що тільки від 1 до 10% ДНК еукаріотів мають (зрозумілий нам) сенс. Решта ДНК, мабуть, по-перше, не несе істотних функцій, по-друге, не порушує, (принаймні, істотно) життєздатності організму. Вона "не має сенсу", але не смертельно. І по-третє, тим не менше, як це не парадоксально, саме "егоїстична і безглузда" ДНК істотно зумовлюють шляхи "прогресивних" еволюційних змін. [22-23].

    Коли Якби ви знали, из какого сора

    Зростають вірші, не відаючи сорому

    Ахматова.

    Так чи може це бути, щоб зміни "безглуздою ДНК" направляли еволюцію життя? У чому ж тоді її, Життя, сенс?

    При випадкової спалаху масового освіти "безглуздою ДНК" (а це може статися або через випадкової багаторазової реплікації одного і того ж ділянки ДНК, або при випадковій багаторазової назад транскрипції РНК та інтеграції безлічі утворилися ретропозонів в геном), відбувається настільки корінне зміна геному, що якщо воно не призводить до летального результату, то до утворення нового біологічного виду. Основна характеристика біологічного виду -- репродуктивна ізоляція - здатність продуктивно схрещуватися тільки з особинами свого виду і нездатність давати плідне потомство при схрещуванні (якщо воно все ж таки відбувається) з представниками інших видів. Один з багатьох механізмів репродуктивної ізоляції заснований на відсутності необхідного досить високого рівня подібності (гомології) між геномами (хромосомами) схрещуються особин. При утворенні заплідненої зиготи, пари хромосом, кожна з яких початково належала одному і батьків, повинні бути гомологічними і здатними до рекомбінації (обміну ділянками ДНК між собою). Якщо цього немає, наприклад, через те, що в хромосомі (або хромосомах) статевих клітин одного з батьків відбулися великі блочні перебудови - нормального розвитку зиготи найчастіше не відбувається. У дуже рідкісних випадках, в результаті геномних перебудов, що відбулися в зиготі і викликаних відмінністю батьківських хромосом, все ж таки можуть утворюватися життєздатні нащадки, які найбільш ефективно схрещуватися зможуть тільки зі своїми братами та сестрами, що мають подібні хромосоми. Схоже, що саме так і відбувається видоутворення. Близькоспоріднені види майже не відрізняються між собою за "смисловим", кодований ділянок ДНК, але вельми різняться саме за "не смисловим". Формування великих блокових перебудов геному, викликане масовим утворенням повторюваних послідовностей ДНК, іноді називають форматуванням геному. Схрещуватися можуть тільки організми з геномами одного і того ж формату. І еволюція, образно кажучи, це сумісне з життям переформатування геномів за рахунок випадкової зміни якості, кількості та розташування "прогалин" безглуздою ДНК. Природний відбір після цього спочатку видаляють не життєздатні варіанти, а ті, що вижили переформатований підганяє до більш ефективного існування в конкретних умовах навколишнього середовища.

    А в цілому схоже, що еволюція - це процес:

    -- випадкових дуплікації генів, що приводить через виникнення мутацій до їх субфункціоналізаціі, тобто, до диференціації їх функцій і, в підсумку, до ускладнення,

    -- випадкового масового освіти не кодує ( "безглуздою") ДНК, призводить до видоутворення, і:

    -- природний добір, нежиттєздатні форми видаляє, а життєздатним. котрий сприяє.

    Але чому природний відбір не видаляє ті варіанти, у яких багато паразитичною ДНК? Адже без неї у клітин (організмів) були б набагато менші витрати на підтримку "безглуздою ДНК" і куди більші шанси на ефективне розмноження?

    Відповідь зовсім несподіваний. Природному відбору для видалення "безглуздою ДНК" просто не вистачає часу, а популяції, її несучої - астрономічної чисельності. Випадкове освіта множинних копій "безглуздою ДНК" подія хоча і вкрай рідкісне, але "одномоментне". У результаті одиничного події в геномі можуть виникнути десятки тисяч мутацій (нових копій паразитичною ДНК), а їх видалення (шляхом делеції) може відбуватися тільки поступово, кожна копія може видалятися індивідуально і незалежно від інших. Якщо припустити, що ймовірність втрати кожної з, наприклад, 1000 копій "Безглуздою ДНК" 1

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !