читателски коментари

Споделете тази история

Миналата седмица чухме за генома на растение, което разшири границите на уплътняване на неговата ДНК: изглежда, че пикочният мехур е премахнал по-голямата част от генетичния материал, който обикновено прави геномите на растенията и животните толкова големи, без видими вредни ефекти. Тази седмица геномът на различно растение е под светлината на прожекторите: норвежкият смърч (Picea abies), който също изглежда няма никакви вредни ефекти, въпреки че е събрал огромно количество ДНК. Всяка една от нейните хромозоми е почти с размерите на целия човешки геном - и има дузина от тях. Когато изследователите разгледаха какво може да прави тази допълнителна ДНК, те излязоха с прост отговор: вероятно не е нещо полезно.

борови

Ако сте наясно с норвежкия смърч, вероятно това е, защото сте пазарували за коледно дърво. Но иглолистните дървета (технически Gymnosperms, въпреки че групата включва гинги и няколко други вида) са едни от най-феноменално успешните организми на Земята. Те доминират в горите повече от 200 милиона години и членовете на групата включват най-високите, най-тежките и най-старите неща, които в момента са живи. Изглежда, че всички те са успели да постигнат това, въпреки че имат невероятно неефективен стил на управление на генома.

За разлика от много групи, които се различават значително по броя на хромозомите, които носят техните видове, почти всички гомносеменни имат дузина двойки хромозоми. И почти всички тези хромозоми са с площ от два милиарда основи или малко по-малки от човешкия геном. Всъщност този размер е толкова последователен, че авторите смятат, че дърветата може да се придвижват срещу границите на това колко неща можете да поставите в хромозомата и пак да ги копирате и споделяте между две клетки, когато се разделят. С други думи, ако елите искат да носят повече ДНК, отколкото вече правят, ще трябва да започнат да правят нови хромозоми.

От гледна точка на еволюционната фитнес, биха ли растенията всъщност искали повече ДНК? Вероятно не, ако новият геном е нещо, което трябва да се премине. Въпреки цялата допълнителна ДНК, смърчът от Норвегия има почти точно същия брой гени - общо 28 354 - като пикочния мехур, въпреки че последният има около 1/250-та ДНК. Но има много мъртви копия на гени, които са инактивирани от мутация. Като цяло, тези псевдогени заемат над седем пъти повече място в генома, отколкото работните гени.

Псевдогените обаче допринасят малко за размера на генома в сравнение с мобилните генетични паразити, наречени транспозони. Транспозоните са скочили на всякакви места в генома - в некодиращите интрони на гените, между гените - и просто са останали там. Всъщност норвежкият смърч има необичайно голям брой големи интрони, просто защото толкова много от тях са взели един или повече транспозони. Въз основа на редица други гимнасперми, тези транспозони просто се натрупват бавно през цялата история на групата и просто никога не са изчезнали, "вероятно поради липсата на ефективен механизъм за елиминиране".

Неточната рекомбинация между хромозомите понякога може да създаде делеции, които могат да се отърват от част от излишната ДНК, след като тя е налице. Но иглолистните дървета не се подлагат на рекомбинация много често в районите, където се намира тази ДНК - вместо това обменът на ДНК се случва най-вече там, където са гените. Като цяло, авторите наричат ​​това „еднопосочен билет за затлъстяване на генома“.

Между другото, всички тези неща направиха последователността на генома кошмар. Обикновено софтуерът се използва за разпознаване, когато два участъка от последователност частично се припокриват, тъй като последователността е идентична, и използва допълнителни припокривания за изграждане на все по-големи последователности. В този случай честотата на транспозоните означава, че има почти идентични последователности, разпръснати навсякъде в генома. Представете си, че се опитвате да изградите карта на града, където всеки път, който минава от север на юг, има име, но всичко на изток-запад се нарича просто „улица“. За да се справи с това, екипът отдели парчета от хромозомата с дължина от няколкостотин хиляди бази, измисли последователността на парчетата и след това потърси места, където парчетата се припокриват. Този метод свърши работата, но все още има много пропуски и липсващи последователности.

Има няколко други чернови иглолистни геноми в произведенията и всички те почти изглеждат така, въпреки че точните подробности за това кои транспозони са налични и къде се намират, се различават донякъде при видовете. Засега геномите ни казват само малко за произхода на характеристиките, които често свързваме с дърветата. Но определено ни казват, че група видове не трябва да бъдат спретнати изроди, за да постигнат феноменален успех.