Молекулярное одомашнивание и «прирученные» вирусы. От вражды к дружбе

Горизонтальный перенос генов – это процесс передачи генетической информации не от предков к потомкам, а между разными организмами, причем не обязательно одного вида.

Со времен Дарвина филогенетическое дерево было именно деревом – оно основано на том, что природа наследственности исключительно вертикальная (потомки получают гены только от родителей). С учетом же горизонтального переноса генов эволюционные конструкции больше напоминают невероятно запутанные клубки. Горизонтальный перенос генов очень широко распространен среди одноклеточных, но и у многоклеточных играет важную роль.

Он может осуществляться различными способами: в составе плазмид (маленькая кольцевая ДНК у бактерий), вирусов, мобильных генетических элементов (последовательности ДНК, которые могут перемещаться внутри генома). Понятно, что у многоклеточных животных возникают определенные трудности с переносом гена сразу во многие клетки. Да и полученный ген не обязательно будет наследоваться потомством. К тому же переносы специфичны – недавние переносы генов обычно встречаются только у одного определенного вида, хотя с течением времени, в результате дивергенции (расхождения вида) переносы могут наследоваться и стать общими для больших таксонов.

Прокариоты могут целенаправленно обмениваться генами, например, во время конъюгации (перенос плазмиды при контакте клеток). Так же у них есть трансформация (захват ДНК из внешней среды) и трансдукция (вирусы, плазмиды, мобильные генетические элементы).

Кстати, именно горизонтальный перенос генов позволяет передавать резистентность к антибиотикам от одних видов бактерий к другим.

Эукариотам же обычно достаются участки чужой ДНК от вирусов, зачастую ничего не кодирующие, а то и опасные — некоторые подобные генетические элементы связывают с раком и другими заболеваниями. Но эукариоты научились обращать это вирусное наследство себе на пользу – это и есть так называемое «молекулярное одомашнивание». Фрагменты ДНК вирусов и транспозонов (до 45% нашего генома составляют транспозоны – повторяющиеся генетические элементы, которые копируют сами себя и вставляют в другие части ДНК), начинают выполнять определенные функции в геноме.

У высокоорганизованных животных есть несколько примеров таких «прирученных» вирусов. Например, фермент теломераза, служащая для восстановления концевых участков хромосом, происходит от ферментов ретровирусов. Белки, играющие важную роль в системе адаптивного иммунитета происходят от ферментов, кодируемых транспозонами. Ген, необходимый для развития плаценты был также позаимствован млекопитающими у ретротранспозонов.

У паразитических ос, личинки которых развиваются в гусеницах, есть вирусные гены, помогающие бороться с иммунной системой жертвы. Кроме яиц самки ос впрыскивают в тело гусеницы еще и вирусоподобные частицы, подавляющие их иммунитет.

Есть и более неожиданные примеры — у коров четверть генома состоит из копий ретротранспозона, полученного от питонов. Похожие элементы есть и в геномах бабочек, муравьев, носорогов, слонов. По последним данным, этот ретротранспозон как минимум 11 раз перемещался между геномами дальнородственных животных.

Источник: m.vk.com

Комментарии: