caenogenesis (caenogenesis) wrote,
caenogenesis
caenogenesis

WGD (продолжение)

Продолжая разбираться с наследием Сусуму Оно, отмечаю, что именно он впервые употребил понятие "мусорная ДНК" (junk DNA). Соответствующая статья, маленькая, но невероятно емкая, заслуживает подробного пересказа (Ohno, 1972).
Оно рассуждает так. Размер гаплоидного генома человека составляет примерно три пикограмма, что эквивалентно трем миллиардам пар оснований. Этот геном в 750 раз больше генома кишечной палочки. Это - факты. А теперь начнем думать. Если принять простейшее предположение, что число генов пропорционально размеру генома, то у человека должно быть три миллиона генов. А у двоякодышащих рыб и некоторых амфибий, геномы которых в 30-40 раз больше генома человека, гены должны исчисляться десятками миллионов. О размере генома я уже много писал, сейчас эта тема находится несколько в стороне и я просто вставлю сюда только что найденную забавную картинку:



Так вот. Вышеприведенные рассуждения, конечно, совершенно неправдоподобны. Количество генов не может расти до бесконечности, в реальности оно быстро упрется в некоторый жесткий порог. И этот порог можно примерно оценить. Исследования довольно большого числа разных структурных генов человека, мыши и других организмов показывают, что характерная частота мутирования там составляет 1/100 000 на локус за поколение. Если предположить, что в геноме примерно 100 тысяч генов, окажется, что ожидаемая частота мутаций на геном за поколение равна единице. И ведь речь идет о мутациях, которые обнаруживаются методами классической генетики, то есть в подавляющем своем большинстве являются вредными. Получается, что в среднем ни одна особь не останется без новых вредных мутаций! Такой мутационный груз слишком велик, "невыносимо тяжел".
Поэтому число наших генов должно быть точно меньше 100 тысяч. Оно принимает во внимание еще и тот факт, что мутации бывают рецессивными или (реже) доминантными, и в итоге приходит к оценке числа генов человека: примерно 30 тысяч.
На самом деле, как мы сейчас знаем, число генов человека ближе к 20 тысячам, чем к 30. Но для статьи больше чем сорокалетней давности - это попадание в яблочко. Точнее некуда.
Между тем такая оценка означает, что генами у человека занято всего-навсего 6% ДНК. Причем в эти шесть процентов входят не только белок-кодирующие последовательности, но и все регуляторные участки, всякие промоторы и операторы. Остальные 94% - это и есть junk DNA, "мусор". Такова мера вырожденности нашего генома.
Откуда эта вырожденность берется? Оно считает, что неактивные участки генома - это следы неудавшихся природных экспериментов, "молекулярные ископаемые". Например, после дупликации обычно возникает избыточное число копий генов, часть которых разделяет между собой функции, а часть вовсе лишается всяких функций и пополняет генетический "мусор". Если Земля полна ископаемых остатков исчезнувших видов, то разве удивительно, что геном полон "ископаемых остатков" исчезнувших генов?
В то же время присутствие в геноме "мусора" бывает и функционально полезно. Например, мутация типа сдвига рамки может вывести из строя сразу несколько генов, если они будут расположены ровно встык. А если они разделены большими нетранскрибируемыми участками, такая мутация убьет один ген, но на следующий не распространится. Впрочем, это только один из способов получения пользы от неактивных последовательностей.
Фактически Оно говорит в этой статье ни о чем ином, как о генетической летописи, во многом аналогичной палеонтологической. Действительно, в геноме записываются следы многих происходивших с данной группой эволюционных событий, причем они сплошь и рядом сохраняют там определенную упорядоченность (выражаемую, например, понятием синтении). Впрочем, даже и без синтении прочитать можно очень многое. Приведу как яркий пример такого подхода статью Питера Холланда о роли дупликаций в ранней эволюции многоклеточных животных.
Вообще многие идеи Оно были потом подкреплены и развернуты другими генетиками - не только Питером Холландом, но и, например, Майклом Линчем. Об этом я тоже как-нибудь поговорю, если пороху хватит.
Tags: wgd
Subscribe

  • WGD (продолжение)

    Продолжаю читать Сусуму Оно, чтобы оценить красоту его мысли в полном объеме, так сказать. Через шесть лет после своей знаменитой монографии Оно…

  • WGD (продолжение)

    Просто дополнение ко вчерашнему - рисунок Сусуму Оно, изображающий его собственного коня: Очень многогранный человек. Научные идеи у него тоже…

  • WGD (продолжение)

    В этом человеке определенно было что-то аристократическое. Неудивительно, если учесть, что он был сыном министра. Он всю жизнь обожал лошадей и,…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

  • 5 comments