Ученые выявили гены, вероятно, помогающие распределить разнообразие наследственных признаков по популяции животных того или иного вида, включая людей, и способствующие тем самым эволюции и адаптации видов к меняющимся внешним условиям, полагают авторы исследования.
"Мы предполагаем, что работа некоторых генов, непосредственно не отвечающих за те или иные признаки, помогает добиться гетерогенности среди особей внутри популяции. В постоянно меняющихся условиях это помогает новым поколениям лучше приспосабливаться и выживать", - сказал один из авторов статьи профессор Эндрю Файнберг (Andrew Feinberg), слова которого приводит пресс-служба Центра медицинских исследований имени Джона Хопкинса в США.
Эта работа позволяет отчасти закрыть белые пятна в теории эволюции, разработанной Дарвином более 100 лет назад. В основу своей теории Дарвин заложил предположение, что эволюция происходит по мере того, как родители передают свои гены следующим поколениям по наследству. Родители, более успешные в деле выживания и размножения, благодаря особенностям своей ДНК, таким образом имеют больше шансов передать гены по наследству, тогда как не самые удачные комбинации генов в наследственной молекуле постепенно отмирают и вытесняются из популяции, так как их носители не могут конкурировать с собратьями за право репродукции, а также хуже справляются с приспособлением к окружающему миру.
Новые гены, согласно Дарвину, которые могут дать виду расширенные преимущества или, наоборот, наделить его нежелательными качествами, появляются в результате случайных мутаций в ДНК. Эта теория сравнительно редких и случайных мутаций не может объяснить, каким образом происходит быстрая адаптация к резко меняющимся условиям обитания даже в случае крупных и не слишком многочисленных животных, или почему серьезные генетические расстройства, такие как диабет, пороки сердца, умственные болезни, до сих пор встречаются среди человеческой популяции, хотя они резко влияют на способность людей к выживанию и репродукции.
В своей работе ученые показали, что в геноме животных, в том числе и человека, существуют гены, запускающие так называемые эпигенетические изменения в работе генома. Эти изменения не затрагивают самой последовательности ДНК, однако меняют ее работу "включая" или "выключая" те или иные гены. Ученые изучали мышей, очень близких друг к другу с генетической точки зрения, которые росли в течение всей жизни в одной и той же клетке и употребляли одну и ту же пищу. После этого ученые изучили ДНК клеток печени и мозга грызунов, обращая внимание на метилирование тех или иных ее участков.
Метилирование - один из способов эпигенетического изменения работы ДНК, он заключается в присоединении к тому или иному участку молекулы ДНК органического фрагмента СН3, который, не меняя структуры молекулы, меняет работу генов. Ученые рассчитывали на то, что метилирование ДНК у всех выращенных мышей будет одинаковым, однако, вопреки своим ожиданиям, авторы статьи обнаружили, что некоторые участки ДНК у мышей были метилированы совсем по-разному. Наиболее интересно то, что эти участки содержат гены, определяющие развитие организма еще до рождения. Проведя аналогичное исследование с клетками печени человека, ученые обнаружили, что у людей области с различной метилированностью ДНК соответствуют мышиным, а потому эти гены, отвечающие за эпигенетическое разнообразие особей одного вида, вероятно, одни и те же среди разных видов животных.
Такие гены, по мнению ученых, создают разнообразие внутри популяции, благодаря которому отдельные особи могут быть плохо приспособлены к условиям обитания популяции, однако вся популяция таким образом становится гораздо более устойчивой к изменению условий обитания. "Вероятно, в течение длительного периода времени, в течение которого условия обитания могут несколько раз значительно измениться, для выживания человеческой популяции хорошо содержать большой набор людей, по разному перерабатывающих сахар крови, хотя в современных условиях некоторые из них и обречены страдать диабетом", - подытожил работу Файнберг.
Эта работа позволяет отчасти закрыть белые пятна в теории эволюции, разработанной Дарвином более 100 лет назад. В основу своей теории Дарвин заложил предположение, что эволюция происходит по мере того, как родители передают свои гены следующим поколениям по наследству. Родители, более успешные в деле выживания и размножения, благодаря особенностям своей ДНК, таким образом имеют больше шансов передать гены по наследству, тогда как не самые удачные комбинации генов в наследственной молекуле постепенно отмирают и вытесняются из популяции, так как их носители не могут конкурировать с собратьями за право репродукции, а также хуже справляются с приспособлением к окружающему миру.
Новые гены, согласно Дарвину, которые могут дать виду расширенные преимущества или, наоборот, наделить его нежелательными качествами, появляются в результате случайных мутаций в ДНК. Эта теория сравнительно редких и случайных мутаций не может объяснить, каким образом происходит быстрая адаптация к резко меняющимся условиям обитания даже в случае крупных и не слишком многочисленных животных, или почему серьезные генетические расстройства, такие как диабет, пороки сердца, умственные болезни, до сих пор встречаются среди человеческой популяции, хотя они резко влияют на способность людей к выживанию и репродукции.
В своей работе ученые показали, что в геноме животных, в том числе и человека, существуют гены, запускающие так называемые эпигенетические изменения в работе генома. Эти изменения не затрагивают самой последовательности ДНК, однако меняют ее работу "включая" или "выключая" те или иные гены. Ученые изучали мышей, очень близких друг к другу с генетической точки зрения, которые росли в течение всей жизни в одной и той же клетке и употребляли одну и ту же пищу. После этого ученые изучили ДНК клеток печени и мозга грызунов, обращая внимание на метилирование тех или иных ее участков.
Метилирование - один из способов эпигенетического изменения работы ДНК, он заключается в присоединении к тому или иному участку молекулы ДНК органического фрагмента СН3, который, не меняя структуры молекулы, меняет работу генов. Ученые рассчитывали на то, что метилирование ДНК у всех выращенных мышей будет одинаковым, однако, вопреки своим ожиданиям, авторы статьи обнаружили, что некоторые участки ДНК у мышей были метилированы совсем по-разному. Наиболее интересно то, что эти участки содержат гены, определяющие развитие организма еще до рождения. Проведя аналогичное исследование с клетками печени человека, ученые обнаружили, что у людей области с различной метилированностью ДНК соответствуют мышиным, а потому эти гены, отвечающие за эпигенетическое разнообразие особей одного вида, вероятно, одни и те же среди разных видов животных.
Такие гены, по мнению ученых, создают разнообразие внутри популяции, благодаря которому отдельные особи могут быть плохо приспособлены к условиям обитания популяции, однако вся популяция таким образом становится гораздо более устойчивой к изменению условий обитания. "Вероятно, в течение длительного периода времени, в течение которого условия обитания могут несколько раз значительно измениться, для выживания человеческой популяции хорошо содержать большой набор людей, по разному перерабатывающих сахар крови, хотя в современных условиях некоторые из них и обречены страдать диабетом", - подытожил работу Файнберг.