מדענים מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, פתרו תעלומה גנטית עתיקה. הִיא
מה הם אינטרונים?
אינטרונים הם מקטעים של DNA לא מקודדאותו יש להסיר מהקוד הגנטי לפני שניתן יהיה לתרגם בתהליך יצירת חלבונים. זוהי תכונה עתיקה שנמצאת לאורך החיים האיקריוטים - מגוון רחב של אורגניזמים הכולל את כל בעלי החיים, הצמחים, הפטריות והפרוטוזואה. עם זאת, הוא נעדר בגנום של פרוקריוטים, למשל, חיידקים. יש הבדל עצום במספר האינטרונים המצויים בגנום של מינים שונים, אפילו בין קרובים קרובים.
למה הם חשובים?
אינטרונים חשובים כי הם מספקיםהאפשרות של שחבור חלופי. זהו התהליך של חיתוך רצפי נוקלאוטידים מסוימים ממולקולות RNA וחיבור רצפים שנשארים במולקולה ה"בוגרת" במהלך עיבוד ה-RNA.
בתורו, זה מאפשר גן אחדלקודד תמלילים מרובים ולכן לבצע פונקציות סלולריות מורכבות. אינטרונים יכולים גם להשפיע על ביטוי גנים, הקצב שבו גנים מופעלים לייצור חלבונים ו-RNA אחרים שאינם מקודדים. בסופו של דבר, יש להם השפעה ניטרלית או אפילו מעט שלילית על המינים שבהם הם קיימים. והנה הסיבה.
קוד בינארי של מולקולת ה-DNA הסליל. מקור: en.freepik.com
כאשר אינטרונים מתחברים בצורה שגויה, הגן שהם חיים בו נפגע לפעמים ואף נהרג. "אירועי החמצה" כאלה של שחבור אחראים לסוגים מסוימים של סרטן.
מהי תעלומת הביולוגיה?
אחת התעלומות הבסיסיות של המודרניביולוגיה קשורה בדיוק למקורם של אינטרונים. מה שמטריד את המדענים הוא שיש הבדל עצום במספר האינטרונים שנמצאים בגנום של מינים שונים, אפילו קרובים. בנוסף, בדרך כלל אורך רצף האינטרונים הוא פי 10-100 מאורך רצפי ה-DNA המקודדים. גם הסיבה לפיצוץ האינטרונים הזה לא הייתה ידועה.
מה עשו המדענים?
במסגרת מחקר חדש שנערךעל ידי משתפי פעולה באוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, ופורסם בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), מדענים הבינו מהיכן מגיעים אינטרונים. מדענים מציעים שהמקור שלהם הוא אינטרנרים.
מה זה?
Introners הם מכשיר שהתגלה לאחרונהסוג של יסודות גנום ניידים המסוגלים להתרבות ולנוע לאורך ה-DNA. לדברי המחברים, הם גם ההסבר הסביר היחיד לאירועים שבהם הופיעו אלפי אינטרונים בגנום של מין אחד, לכאורה בו-זמנית.
מה גילו המדענים?
ביולוגים חקרו את הגנום של 3,325 איקריוטיםמינים כדי לגלות עד כמה אינטרונים נפוצים ובאילו קבוצות מינים הם הנפוצים ביותר. בסך הכל, הם מצאו 27,563 אינטרנרים בגנום של 175 מינים. מדובר ב-5.2% מהדגימות שנחקרו. מדענים מאמינים שהדבר מוכיח את מעורבותם של אינטרונים במקורם של אינטרונים, שכן הראשונים זוהו בכל המינים מבעלי חיים ועד לאורגניזמים חד-תאיים, שאבותיהם המשותפים חי לפני יותר מ-1.7 מיליארד שנים.
בנוסף, התברר שאינטררונרים נפגשיםבאורגניזמים ימיים פי 6.5 יותר מאשר במינים יבשתיים. על פי הערכה ראשונית, הדבר נובע מהעברת גנים אופקית. במהלך תהליך זה, גנים מועברים ממין אחד לאחר. אבל במהלך ההעברה האנכית, גנים מועברים מהורה לצאצאים.
כמו כן, נמצאו יותר אינטרנרים במיניםפטריות, שידוע גם בשיעורים גבוהים יותר של העברת גנים אופקית. זה תומך עוד יותר ברעיון שתופעה זו תורמת לעלייה במספר האיטרונרים.
בסך הכל, מגוון המינים שבהם הם נמצאים מעיד על כך שהאינטרונרים הם המקור הבסיסי והשופע ביותר של אינטרונים בעץ החיים.
למה זה כל כך חשוב?
מחקר חדש מאתגר אחדתיאוריות מקיפות של התפתחות הגנום: כלומר, מה שמניע את מורכבות הגנום באאוקריוטים. בשלב מסוים באבולוציה, מניחים כי למינים רבים היה גודל אוכלוסיה יעיל נמוך. המשמעות היא שמעט מאוד אורגניזמים מהמין יצרו צאצאים כדי ליצור את הדור הבא. זה מה שאפשר לאלמנטים שהיו ידועים כבעלי השפעה שלילית מועטה על האוכלוסייה להצטבר בגנום.
מושג DNA מצולע. מקור: en.freepik.com
בעקבות התיאוריה הזו, itroners, מ- נייטרליעד מזיקים מעט, נפוצים יותר באוכלוסיות עם שיעורי יעילות נמוכים יותר. אבל החוקרים גילו משהו אחר. לדוגמה, סימביודיניום מקבל הכי הרבה אינטרונים מבין אלו "הנסקרים". אחרי הכל, מדובר בפרוטיסט, שיש לו גודל אוכלוסיה יעיל יותר מאשר בני אדם, צמחי קרקע וחסרי חוליות אחרים.
מה השורה התחתונה?
גם מחקר חדש מצביע על המורכבותהנובע לא בגלל הסתגלות שנוצרה על ידי הגנום עצמו, אלא כתגובה לקונפליקט שנגרם על ידי אלמנט בר-טרנספוזיציה - האינטרונר - כפי שהוא מנסה להתרבות בעוד אינטרנרים ואלמנטים אחרים נלחמים על הישרדות והתמדה, הקונפליקט הזה מוביל המורכבות של הגנום.
כתוצאה מכך הגיעו החוקרים למסקנה שאינטרנרים לא בהכרח מובילים ישירות לביטוי נמוך יותר. עם זאת, לגנים שפחות מתבטאים יש סבילות גבוהה יותר לאלמנט שעלול להשפיע עליהם לרעה. הסיבה לכך היא שהם פחות חשובים להישרדות המין.
קרא עוד:
סופה מגנטית עומדת לפגוע בכדור הארץ
נקראה הסכנה העיקרית של משימת הירח "ארטמיס"
המשמעות האמיתית של חניטה מתגלה: כל הזמן הזה, מדענים טעו