DNR sekos nustatymo technologija padeda mokslininkams rasti atsakymus į klausimus, kurie amžiams kamuoja žmones. Kartografuodami gyvūnų genomus, mes geriau suprantame, kaip žirafa gavo ilgą kaklą ir kodėl gyvatės yra tokios ilgos. Genomo sekos nustatymas leidžia palyginti ir sugretinti skirtingų gyvūnų DNR ir išsiaiškinti, kaip jie evoliucionavo ir tapo tuo, kuo tapo.
Bet kartais mes susiduriame su paslaptimi. Atrodo, kad kai kurių gyvūnų genomuose nėra tam tikrų genų, kurie atsiranda kitose panašiose rūšyse, ir jie turi būti, kad gyvūnai išliktų gyvi. Šie akivaizdžiai trūkstantys genai buvo vadinami „tamsiąja DNR“. Jos egzistavimas gali pakeisti mūsų supratimą apie evoliuciją.
- „Salik.biz“
Pirmą kartą mokslininkai, vadovaujami Adamo Hargreaveso iš Oksfordo universiteto, su šiuo reiškiniu susidūrė atlikdami smėlio žiurkės (Psammomys obesus) - dykumose gyvenančių gerbilų rūšies - genomo seką. Visų pirma, jie norėjo ištirti gerklų genus, susijusius su insulino gamyba, kad suprastų, kodėl šis gyvūnas yra ypač jautrus II tipo diabetui.
Ieškodami insulino sekreciją kontroliuojančio Pdx1 geno, jie nustatė, kad trūksta insulino, kartu su kitais 87 genais. Kai kurie iš šių trūkstamų genų, įskaitant Pdx1, yra gyvybiškai svarbūs ir gyvūnas negali išgyventi be jų. Kur jie yra?
Pirmasis užuomina buvo ta, kad keliuose smėlio žiurkės kūno audiniuose mokslininkai rado cheminių produktų, kurie gali atsirasti pagal „nurodymus“iš „trūkstamų“genų. Tai būtų įmanoma tik tuo atveju, jei genų būtų kažkur genome. Ir tai reikštų, kad jų netrūko, o tiesiog dingo.
Šių genų DNR sekose yra labai gausu guanino ir citozino - dviejų iš keturių „bazinių“molekulių, sudarančių DNR. Mes žinome, kad citozino ir guanino turtingos sekos kelia problemų dėl kai kurių DNR sekos nustatymo metodų. Ir tampa labiau tikėtina, kad genai, kurių ieškojome, buvo savo vietoje, tačiau juos sunku rasti. Dėl šios priežasties mes šią paslėptą seką pavadinome „tamsiąja DNR“kaip nuorodą į tamsiąją medžiagą, kuri sudaro 25% visatos, bet kurios mes negalime rasti.
Tyrinėdami smėlio žiurkių genomą, mes nustatėme, kad visų pirma vienoje jo dalyje buvo daug daugiau mutacijų nei kitų graužikų genuose. Visi genai, esantys šiame mutacijų židinyje, buvo turintys DNR, turinčią daug citozino ir guanino, ir mutavę tokiu mastu, kad juos buvo sunku nustatyti naudojant standartinius metodus. Dėl per didelės mutacijos genas neveikia, tačiau, nepaisant radikalaus DNR sekos pokyčio, smėlio žiurkės genai ir toliau vaidina savo vaidmenį. Genams tai labai sunki užduotis. Tai tarsi dainuoti „Katyusha“naudojant tik balses.
Tokia tamsi DNR rūšis anksčiau buvo rasta paukščiuose. Mokslininkai nustatė, kad šiuo metu sekvencijuotų paukščių genome „nėra“274 genų. Tarp jų yra leptino (hormono, kuris reguliuoja energijos balansą) genas, kurio mokslininkams nepavyko rasti daugelį metų. Vėlgi, šiuose genuose yra nepaprastai didelis citozino ir guanino kiekis, o jų produktai randami paukščių kūnų audiniuose, net jei patys genai nėra, kaip yra, genomo seka.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Šviesos spindulys tamsoje DNR
Daugelyje vadovėlių yra apibrėžimas, iš kurio galima daryti išvadą, kad evoliucija vyksta dviem etapais: po mutacijos vyksta natūrali atranka. DNR mutacija yra dažnas ir vykstantis procesas, kuris įvyksta visiškai atsitiktinai. Natūrali atranka lemia, kurios mutacijos turėtų vykti, o kurios ne, paprastai atsižvelgiant į tai, kokį rezultatą jos parodė reprodukcijos procese. Trumpai tariant, mutacija sukuria organizmo DNR variaciją, o natūrali atranka nusprendžia, ar ją palikti, ar numesti, ir taip vyksta evoliucija.
Tačiau dėl didelių genomo mutacijų kišenių tam tikrose vietose esantys genai turi didesnę tikimybę mutuoti nei kiti. Tai reiškia, kad tokie židiniai gali būti nepakankamai įvertintas mechanizmas, kuris taip pat gali nulemti evoliucijos eigą. Tai reiškia, kad natūrali atranka gali būti ne vienintelė varomoji jėga. Panašu, kad iki šiol tamsi DNR buvo dviejų skirtingų rūšių gyvūnams. Tačiau vis dar neaišku, kaip ji plačiai paplitusi. Ar visų gyvūnų genomuose gali būti tamsiosios DNR, o jei ne, kas daro gerbelius ir paukščius tokiais išskirtiniais? Labiausiai sukeliantis galvosūkis bus išsiaiškinti, kokią įtaką tamsiosios DNR turėjo gyvūnų evoliucijai. Smėlio žiurkių pavyzdyje mutacija galėjo lemti gyvūno prisitaikymą prie dykumos sąlygų. Bet, kita vertus, mutacija gali būtiįvyko taip greitai, kad natūrali atranka negalėjo veikti pakankamai greitai, kad pašalintų DNR bet ką kenksmingo. Jei taip, kenksmingos mutacijos gali trukdyti smėlio žiurkėms išgyventi už jos dabartinės dykumos aplinkos. Atlikus tokį keistą reiškinį, neabejotinai kyla klausimų, kaip vystosi genomas ir ko mes galime praleisti dabartiniuose genomo sekos sudarymo projektuose. Galbūt turėtume atsigręžti ir įsigilinti.ir ko mes galbūt praleidome vykdydami esamus genomo sekos sudarymo projektus. Galbūt turėtume atsigręžti ir įsigilinti.ir ko mes galbūt praleidome vykdydami esamus genomo sekos sudarymo projektus. Galbūt turėtume atsigręžti ir įsigilinti.
Ilja Khel