Очищаюча роль сексу
У новій публікації, опублікованій Наукою, Олексій Кондрашов, професор екології та еволюційної біології Мічиганського університету, поряд з співавторами дослідження, запропонував пояснення розбіжністі між передбаченою кількістю мутацій виду і фактичним числом мутаціями, пов'язаними зі статевим актом. Коли мутації об'єднуються і взаємодіють, вони зменшують час, необхідний для природного відбору, що бореться з негативно мутованими індивідами.
Спочатку у досліджені розраховано теоретичну швидкість мутацій людей і диких плодових мух. Потім були зібрані дані близько 2000 чоловік і близько 300 мух, щоб з'ясувати долю реальних індивідумів з мутаціями. Дослідження виявило, що співвідношення у реальному світі набагато нижче теоретичного.
Шаміль Суняєв, со-директор проекту, сказав Phys.Org, що це змусило їх повірити, що «у людей відбувається природний відбір сильно ушкоджених генетичних мутацій і цьому допомагають синергетичні взаємодії між різними частинами генома людини». По суті, мутація не працює ізольовано, але різні мутації можуть впливати і погіршувати одна одну.
Машал Сохайл (Mashaal Sohail), провідний автор дослідження, продовжив стверджувати, що «секс повинен був відбутися в такому вигляді, як наш, щоб забезпечити більш ефективний природний відбір, тому що в іншому випадку швидкість мутації занадто висока». Секс є механізмом, за допомогою якого ми об'єднуємо мутації і, отже, прискорюємо швидкість, з якою ці мутації усуваються, оскільки вони піддаються впливу інших мутацій, які збільшують їх ефект.
Це явище називається синергічним (або звужуючим) епістазом, і дослідники прийшли до висновку, що він має більш позитивний еволюційний ефект, ніж безстатеве розмноження, оскільки він дозволяє організму усувати множинні мутації, які є результатом змішання статевого генома, в результаті смерті організму, який більше не здатний відтворюватися або навіть досягає стадії репродукції - через нагромадження мутацій.
Нові перспективи природного відбору і CRISPR
Наслідки цього дослідження двоякі. По-перше, це дає причинний механізм, який пояснює, чому люди продовжують відтворюватися настільки швидкими темпами - ключовим питанням в області популяційної генетики. Згідно з дослідженням, швидке множення насправді може бути ефективним засобом очищення від мутацій.
Це також пояснює, чому було менше людей і мух з великою кількістю шкідливих мутацій. Природний відбір продовжує здійснювати свій вплив в світі ефективної медицини і адекватної інфраструктури.
Дослідження, якщо воно виявиться правильним, змінить попереднє поняття генетичних мутацій, так як показало б, що вони проявляються і очищаються на мікрорівні, причому кожен з них усувається один за іншим.
Це зрушення в сприйнятті до синергетичної моделі має серйозні наслідки для теорій процесів редагування генів, таких як CRISPR. CRISPR функціонує відповідно до запропонованої вище логіки мікрозмін, роблячи індивідуальні зміни в геномі з надією на зміну одного аспекту або мутації.
Це відкриття показує, однак, що гени працюють синхронно, і тому зміна в одному може бути першим доміно, яке потрапить в ланцюгову реакцію, що призведе до абсолютно несподіваних наслідків. Це дає боєприпаси вченим, які стверджують, що CRISPR викликає несподівані генетичні мутації в недавній суперечці через статтю, що опублікована в Nature Methods.
Література: Quanta Magazine, Phys.org, Вікіпедія
