האתגרים במחקר מאת דרווין, מראה כיצד גן מרמה את חוק ההפרדה של מנדל

The benefits of a good night's sleep - Shai Marcu (יוני 2019).

Anonim

R2d2 הוא אנוכי. זהו גן אנוכי אמיתי. היא מתפשטת בדורות, אך לא לאיזשהו יתרון אבולוציוני. די ההפך.

מחקר בראשות בית הספר לרפואה של אוניברסיטת ברננדו פרדו-מנואל דה וילנה הראה כי כמה עותקים (אללים) של הגן R2d2 עשויים להתפשט במהירות דרך אוכלוסיות מעבדה ופירות בר. זה קורה למרות העובדה כי אלה R2d2 אללים לגרום לנשים יש פחות צאצאים. התגלית, שפורסמה בכתב העת " מולקולרית ביולוגיה ואבולוציה", מציינת את הפעם הראשונה שהמדענים השתמשו במעבדה ובאוכלוסיות טבעיות של עכברים, כדי להראות שגן אנוכי יכול להיות קבוע באוכלוסיית אורגניזמים, ובמקביל הוא מזיק ל"בריאות הרבייה ".

ממצאים אלה מפרים עיקרון מרכזי בביולוגיה: תורת הברירה של דרווין, דבר המצביע על כך שהאללים המועילים ליכולתו של אורגניזם לשרוד ולהתרבות - כושרו - יגדלו בהתמדה לאורך זמן. בינתיים, אללים כי הם מזיקים כושר יקטן בתדירות ובסופו של דבר להיעלם. כמו אלל מועיל עולה בתדירות, זה בסופו של דבר החוצה את כל אללים אחרים בתהליך שנקרא "סלקטיבי סחיפה". דוגמה אבולוציונית מפורסמת בבני אדם היא אלל של גן הלקטאז המאפשר למבוגרים לעכל חלב. במהלך 4, 000 השנים האחרונות, עלה אלל זה לתדירות גבוהה בקרב אנשים העוסקים בחקלאות פסטורלית, אך נותר נדיר בחלקים אחרים של העולם.

הדפוסים שנותרו מאחור על ידי סריקה סלקטיבית טיפוסית הם כלים רבי ערך ללמידה על שינויים גנטיים אשר מועילים במהלך האבולוציה. אבל Pardo-Manuel de Villena אמר שהתוצאה R2d2 מצביעה על כך שיש לנקוט משנה זהירות בעת עבודה לאחור מטאטא סלקטיבי להנחה בדבר תכונה מועילה.

"הטאטוא האנוכי" ב R2d2 נראה בדיוק כמו סלקציה סלקטיבית טיפוסית אבל אין שום קשר עם הסתגלות ", אמר פרדו מנואל דה וילנה, פרופסור לגנטיקה ב UNC ו המחבר הבכיר של העיתון. "אנחנו יודעים מעט מאוד על החשיבות היחסית של טאטוא אנוכי וסתגלני באבולוציה".

איך R2d2 לברוח הברירה הטבעית? על ידי רמאות על המיוזה הנשית, סוג מיוחד של חלוקת התא המייצר ביצים. רוב בעלי החיים והצמחים, כולל בני אדם ועכברים, נושאים שני אללים מכל גן - אלל אחד מכל הורה. כאשר אורגניזם מתרבה, הוא עובר רק אלל אחד לכל צאצא. "חוק ההפרדה", שהוצג על ידי גרגור מנדל ב- 1865, מעיד על כך שיש סבירות שווה להעברת אלל אימהי או אלל אבהי.

אבל במאמר קודם, שפורסם ב- PLoS Genetics בשנת 2015, צוות החוקרים של Pardo-Manuel de Villena הראה כי אללים מסוימים של R2d2 מעוותים את המיוזה כדי לקדם את השידור שלהם לצאצא בתהליך הנקרא כונן מיוטי. יתרון זה מגיע עם עלות.

"עכברים נקבה עם שידור מעוות של R2d2 היו גם פחות צאצאים", אמר הסופר אנדרו מורגן, סטודנט לתואר שני במעבדה של פרדו-מנואל דה וילנה. "מסחר זה הוא מה שעושה R2d2 אנוכי: אם כונן מיוטי חזק מספיק, אז זה מגדיל את תדירות אללים כי ירידה כושר הרבייה."

לממצאים יש השלכות בתחומי הביולוגיה הבסיסית לחקלאות ולבריאות האדם. "חריגים לכללים הבסיסיים של הביולוגיה הם תמיד חשוב ללמוד", אמר פרדו מנואל דה וילנה. בנוסף, ל- R2d2 יש תכונות ייחודיות שהופכות אותו למערכת מבטיחה לחקר הכרומוזומים המועברים לצאצאים.

יישום שני, מעשי יותר הוא האפשרות R2d2 או מרכיביו יכול לשמש "כונני הגן". כונן גנים כרוך בגן אנוכי שדוחף גן שני - בדרך כלל אחד שגורם לעקרות - באמצעות אוכלוסיה. לכוננים גנים יש פוטנציאל לשלוט על מינים פולשניים וקטורים למחלות אנושיות, כגון עכברים, חולדות ויתושים.

menu
menu