Skip to content

Proč duplicitní geny zůstávají v genomu?

Už čtyři desetiletí si vědci lámou hlavu nad tím, jakým způsobem vede genová duplikace k novým biologickým funkcím. Teprve nyní genetici na Trinity College v Dublinu udělali zásadní průlom s důsledky pro pochopení evoluce genomů různých organismů, když identifikovali a popsali mechanismus, který je základem „mutační robustnosti“.

Genová duplikace je biologický jev, který vede k náhlému vzniku nového genetického materiálu. Sesterské, tedy identické geny, které jsou produktem genetické duplikace, mohou přežít napříč dlouhými evolučními obdobími. To dává organismům schopnost vypořádat se i s letálními (s životem neslučitelnými) mutacemi.

Obr. 04 DNA
Genetická informace je u naprosté většiny organismů uložená v DNA.

Genová duplikace je častým jevem v eukaryotických organismech, včetně kvasinek, rostlin a živočichům, který chrání původní geny organismu před důsledky mutací. Pochopení toho, jak duplikace vede k biologickým inovacím, je však obtížné, protože evoluce je dlouhodobý proces, který probíhá miliony let, a není snadné ho vystopovat. Přes svou zdánlivě redundantní povahu přitom můžeme v dnešních organismech stále nalézt duplicitní geny vzniklé před 100 miliony let.

Obr. 05 Snímek kvasinek Saccharomyces cerevisiae
Snímek kvasinek Saccharomyces cerevisiae zvětšených mikroskopem.

Vědci se při svém výzkumu rozhodli pracovat s kvasinkami, což je organismus, který v průběhu času kompletně duplikoval celý svůj genom. Během experimentu se jim podařilo rozšířit mutace, které byly původně odmítnuty přírodním výběrem. Stačilo jim k tomu jednoduše snížit efekt přírodního výběru na tyto „maladaptivní“ (nepřizpůsobivé) buňky. Zjistili přitom, že duplicitní geny tolerovaly maladaptivní mutace ve větší míře, než neduplicitní geny.

Ukázalo se, že geny, které se duplikovaly před 100 miliony lety, byly schopny ještě reagovat na různá prostředí a změnit se. To zdůrazňuje jejich potenciál vytvářet nové úpravy, které by jim mohly dát výhodu v nových prostředích.

Právě v prodeji
Sdílej!
Komentáře
Další články z rubriky Příroda Zobrazit více …