Сорняки обманывают правила генетики

23.03.200534680
Законы Менделя, одно из основных положений генетики, подверглось нападению сорняков, которые не читали учебники. Arabidopsis thaliana – резушка Таля, она же всем известное лабораторное растение арабидопсис, способен наследовать от бабушек и дедушек признаки, генов которых не было в ДНК родителей. До последнего времени это считалось невозможным.

Общепринято, что наследственные признаки закодированы в ДНК, и все признаки организма определяются генами, полученными от родителей. Химические или структурные модификации ДНК могут выключать или нарушать функции измененных генов, и эти изменения могут передаваться потомкам. Такое наследование активности определенных генов в ряду поколений дифференцированных клеток в генетике развития называют эпигенезом. Но эпигенетические изменения не изменяют фактическую последовательность нуклеотидов в ДНК. Все же именно это, очевидно, происходит в арабидопсисе – «рабочей лошадке» генетиков растений. Арабидопсис с мутантными аллелями одного гена в обеих хромосомах способен исправить нарушения в ДНК.

Роберт Прюитт (Robert Pruitt), руководитель группы исследователей Университета Purdue в Западном Лафайетте (штат Индиана, США), открывшей это необычное явление, думает, что гены мутанта восстанавливаются, используя молекулы РНК, унаследованные от более ранних поколений.

«Это удивительно, – говорит Дэвид Баулкомб (David Baulcombe), специалист по РНК растений из Центра Джона Иннеса в Норвиче, Великобритания. – Но предположение, что эту информацию предает РНК, выглядит единственным объяснением этого явления».

Возможно, что такое явление происходит только у одного вида растений. Но в своей статье в «Nature» группа Прюитта предполагает, что это может быть широко распространенный механизм, который позволяет растениям экспериментировать с новыми мутациями, сохраняя в РНК запасную копию исходной наследственной информации. Если мутации оказываются вредными, некоторые растения в следующем поколении восстанавливают такие же, как были у их бабушек и дедушек, последовательности нуклеотидов в ДНК с помощью РНК.

Такой механизм был бы особенно полезен для самоопыляющихся растений, которые наследуют комбинации генов единственного родителя и вследствие этого менее подвержены изменчивости с каждым поколением, чем растения с перекрестным опылением. Но тот же метод борьбы с вредными мутациями не исключен и для других растений и даже животных.

Группа Прюитта сделала свое открытие после того, как было обнаружено, что некоторые растения арабидопсиса «отказались» выполнять законы Менделя. Одно из десяти растений, родители которых имели мутацию в гене «горячей головы» (hothead gene), который заставляет лепестки и листья прилегать друг к другу. Вначале исследователи предположили, что их опыты испорчены семенами или пыльцой обычных растений. Но, несмотря на то, что в последующих экспериментах такая возможность была полностью исключена, так же как другие возможности нарушения чистоты опыта, включая спонтанную мутацию гена к нормальной форме, существование более чем двух копий данного гена или наличие сходных последовательностей ДНК, обеспечивающих матрицу для репарации поврежденного гена.

В конечном счете осталось одно, невероятное объяснение: нормальные растения каким-то образом получали наследственную информацию от более отдаленных предков, чем родители.

«Вначале мы сочли это ересью, но теперь привыкли к такой идее, – говорит Прюитт. – Я, пожалуй, скептичнее всех моих коллег относился к такому объяснению наблюдаемого явления, но каждый новый эксперимент подтверждал отсутствие ошибок.

Группа Прюитта обнаружила также, что и другие дефектные гены в растениях с мутацией «горячей головы» загадочно возвращаются к генотипу более ранних поколений. «Может быть, это явление вызвано мутацией «горячей головы» и встречается только у растений, которые несут такую мутацию, – говорит Оттолин Лейсер (Ottoline Leyser), специалист по генетике развития растений из Йоркского университета (Великобритания). «Люди изучают мутации много лет, и все они подчиняются законам Менделя». [Очевидно, имеются в виду моногенные мутации: после опытов с горохом сам Мендель потерпел неудачу с полигенными признаками у энотеры – Ред.]

«Может быть, это явление связано только с этим геном, – соглашается Прюитт, но я думаю, что это маловероятно. «Другие исследователи, возможно, просто не учитывали мутации, которые возвращаются к исходной форме, считая это нарушением чистоты эксперимента, – добавляет Лейсер. – Возможно, это было в "слепой зоне"».

Теперь группа Прюитта пытается найти «тайник» РНК предыдущих поколений, в котором хранится резервная наследственная информация, и изучить механизм передачи ее обратно на ДНК. «Я предполагаю, что эта РНК так или иначе находится в ядре или каким-то образом сцеплена с хромосомами, но это только спекуляция», говорит он. Прюитт надеется, что другие биологи будут подтверждения этого явления у растений, животных и даже у людей. «Если мы сможем понять, как работает этот механизм, мы могли бы усовершенствовать существующие методы лечения наследственных болезней».

по материалам NewScientist.com

Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей