16631
Президент РФ Владимир Путин подписал закон, дающий авиакомпаниям право продавать билеты на самолет по невозвратным тарифам, что должно способствовать снижению стоимости авиаперелета, сообщает агентство Прайм со ссылкой на пресс-службу Кремля
19022
Президент РФ Владимир Путин подписал закон об упрощенной выдаче российского гражданства соотечественникам, которые свободно владеют русским языком и живут либо проживали на территории СССР или Российской империи в границах современной РФ, сообщает РИА Новости
10005
Комиссия Госдумы по этике по поручению спикера Сергея Нарышкина, предположительно, на следующей неделе рассмотрит инцидент с участием лидера ЛДПР Владимира Жириновского, который оскорбил журналистку МИА «Россия Сегодня», сообщает РИА Новости.
3143
Парламент Крыма утвердил назначение экс-главы самообороны вице-премьером республики
6323
Роспотребнадзор не ожидает проблем с прохождением летнего оздоровительного сезона в Крыму, сообщает РИА Новости со ссылкой на главу ведомства Анну Попову
5475
Крымские отряды самообороны уберут все заборы, незаконно преграждающие проход к пляжам, сообщило правительство региона в своем микроблоге в Twitter.
3347
Высшая школа экономики продолжает цикл лекций в музеях Москвы. 24 апреля в Центре современной культуры «Гараж» состоится лекция «Истинная роль брендов в обществе постмодерна».
2459
Министр природных ресурсов: Природные пожары в этом году застали Россию врасплох
9517
Сотрудники столичной Госавтоинспекции ограничат движение в центре Москвы в понедельник из-за репетиции военного парада, который пройдет на Красной площади 9 мая, сообщает РИА Новости
7848
Власти Москвы могут отказаться от строительства одной станции на «зеленой» ветке метро
6060
Военную технику для участия в Параде Победы этой ночью перебросят на Ходынское поле
6545
Федеральное агентство по туризму (Ростуризм) выражает озабоченность вмешательством политики в туристическую отрасль на примере отказа чешского отеля принять российских туристов в знак протеста против присоединения Крыма к РФ, сообщила РИА Новости руководитель пресс-службы ведомства Ирина Щеголькова.
4355
МВД Украины утверждает, что телевышки в Донецке никто не захватывал, и каналы транслируются в обычном режиме, сообщает РИА Новости со ссылкой на сайт ведомства.
3342
В украинском Славянске неизвестные обесточили телецентр, транслирующий российские каналы
2666
Компромисс по ситуации на Украине должен быть найден внутри нее, а не между третьими игроками, например между РФ и США, заявил президент РФ Владимир Путин во время прямой линии с россиянами
2599
ЦБ РФ с 17 апреля отозвал лицензию у дагестанского банка «Каспий»
3282
Торговый дом «Шатер» рассматривает возможность строительства сафари-парка в Подмосковье
2399
Лоукост-авиакомпания «Добролет», созданная «Аэрофлотом», будет базироваться в Шереметьево
2416
«Ростелеком» построил линию связи с Крымом по дну Керченского пролива
3729
Павел Дуров: Мы не будем удалять ни антикоррупционное сообщество Навального, ни сотни других сообществ
3264
Google не раскрывает данные о первом дне продаж «умных» очков в США
2393
Чиновники бронируют адреса в новых доменах .москва и .moscow
2074
Компания Google отделила Крым от Украины на своих картах
3650
Суд отклонил иск мордовской колонии к Толоконниковой из-за ее письма об условиях труда
3603
Мировой суд в Москве рассмотрит дело Алексея Навального о клевете
2399
Глава Мосгорсуда Ольга Егорова подала документы в квалификационную коллегию на повторное занятие этой должности; таким образом, Егорова не претендует на занятие вакантного места председателя объединенного Верховного суда РФ
2431
Прокуроры заинтересовались художником, приковавшим гениталии к Красной площади
2775
Здания в центре Москвы украсят репродукциями знаменитых картин
2622
Фильм о русской Жанне Д'Арк покажут на открытии киномарафона в Крыму
2460
Харуки Мураками впервые за девять лет выпустил сборник новелл
2632
В Мексике скончался писатель Габриэль Гарсиа Маркес, его тело будет кремировано
4761
Менеджер Шумахера сообщила, что его состояние немного улучшилось
3417
Олимпийские кольца из Сочи подарят Греции
3124
Новый логотип чемпионата России по футболу будут выбирать болельщики
2628
Официальную песню чемпионата мира-2014 по футболу представили на YouTube
18:36 16/06/2011 Алексей Тимошенко 0 47

Маленький секрет больших изменений

Ученые узнали, как изменения в ДНК за пределами гена влияют на его работу и двигают вперед эволюционный процесс

American Museum of Natural History

Биологами раскрыт еще один из секретов эволюции. На этот раз ученым из университетов Висконсина и Питсбурга (США) удалось выяснить, каким образом небольшие изменения в ДНК могут приводить к радикальным преобразованиям организма животных. 

 

Суть загадки, раскрытию которой посвящена статья исследователей в журнале PNAS (сокращение от Proceedings of the National Academy of Science), такова: у большинства живых организмов гены примерно одинаковы. Например, у мыши всего есть около 20 тыс. генов, и примерно столько же насчитывается у человека, хотя человек, очевидно, устроен несколько иначе в целом. В частности, имеет намного более сложный мозг. Но и число генов, и сама их последовательность у нас очень схожи - почему?

 

Схожесть молекул, из которых построены тела самых разных животных, еще можно было бы объяснить, представив эти молекулы детальками детского конструктора. Из конструктора можно собрать и здания, и модель вертолета, и фантастических роботов, при этом сходство между многими деталями из совершенно разных игрушек будет очевидным. Но проблема в том, что живой организм - это не просто совокупность деталек, но и некоторая инструкция по сборке, воплощенная в тех же молекулах. Возьмите коробку с роботом из конструктора, выньте из нее инструкцию по сборке, и она будет радикально отличаться от инструкции к катеру. Каким образом столь разные организмы могли появиться из какого-то общего предка? 

 

В общем виде ответ на этот вопрос был дан еще Чарлзом Дарвином, который объяснил появление новых видов (и новых инструкций по сборке организма) через серию изменений, которые давали преимущество в естественном отборе. Но и в рамках "игрушечной" аналогии, и просто с точки зрения обыденной логики признать такое объяснение сложно, ведь почти все органы являют собой сложные системы из специализированных клеток, равно как и отдельные белки тоже обладают очень узкой специализацией! Для переноса кислорода в крови сразу требуется много гемоглобина, для работы глаза необходимо сочетание сетчатки, роговицы, хрусталика и специальных мышц, а появление легких требует и гемоглобина (иначе куда им отдавать кислород?), и сложной структуры из специальных клеток. Как появились столь сложные органы? Даже если считать, что все необходимые для нового органа молекулы тело уже научилось синтезировать?

 

Исследование американских ученых было направлено как раз на изучение того, как малое изменение в одном гене приводит к радикальному изменению "инструкции по сборке". Биологи выбрали мушек-дрозофил, выделили в их геноме ген Nep-1 (про который уже знали: он активно работает в развивающейся нервной системе) и попытались восстановить его эволюционную историю. Для этого они сопоставили активность гена в организмах дрозофил разных видов, родословная которых была достаточно хорошо прослежена ранее: и эта работа показала, что примерно 400 тыс. лет назад этот ген, не претерпев никаких изменений сам по себе, начал по-другому проявлять свою активность в ходе эмбрионального развития насекомых!

 

Изменения в ДНК затронули не Nep-1, а небольшой участок, называемый молекулярными биологами энхансером (дословно - "увеличитель"). Энхансеры являют собой фрагменты ДНК, к которым "прилипают" белки, способные в свою очередь менять уровень активности соседних генов, увеличивая число синтезируемых на их матрице молекул РНК или белка. Возвращаясь к "игрушечной" метафоре энхансер можно уподобить значку "х2" на фрагменте инструкции по сборке - "собрать эту совокупность деталей в двух экземплярах". Мутации в энхансере приводят к резкому увеличению активности гена, а это в свою очередь радикально меняет облик растущего организма. Или не облик, а какие-то биохимические закономерности, открывающиеся при более пристальном изучении, но от этого не менее драматичные.

 

Эволюция многоклеточных животных по современным представлениям - это не только и не столько появление новых генов, а процесс изменения активности уже существующих. В 1995 году, например, швейцарская группа биологов показала, что изменение активности гена Pax6 приводит к тому, что у дрозофил формируются дополнительные глаза в самых неожиданных местах вроде ног или антенн, а подавление активности Pax6, напротив, вызывает врожденную слепоту не только у мушек, но и мышей. В новой работе, посвященной гену Nep-1, ученые не получали странного вида мутантов, но смогли показать, что малые изменения в энхансере привели у одного из видов дрозофил к активности гена в ранее нетипичном для этого гена месте: не столь эффектно, как лишние глаза, но не менее убедительно с научной точки зрения.

 

Вопросы и ответы:

 

- Хорошо, пусть энхансеры способны резко менять уровень активности генов. Но при чем тут новые органы?

 

- Радикальное изменение активности генов означает, например, резкое увеличение длины кости. Появление еще одного слоя клеток. Еще какие-нибудь изменения, которые позволяют формироваться чему-то новому и на первый взгляд неожиданному (лишняя пара глаз; у пауков восемь глаз, так что это не выдуманный пример). Хотя никто и не утверждает, будто ученым известны все механизмы. 

 

- А что будет, если поменять активность генов в живом и уже сформированном организме? Это возможно?

 

- Не только возможно, но и постоянно происходит. Даже простое столкновение с чем-то новым включает в части нейронов головного мозга некоторые гены, работа которых необходима для формирования памяти. Действие гормонов на клетку связано с изменением активности генов, в клетках кожи под действием ультрафиолета запускаются процессы, приводящие к активации нужных для производства меланина генов, и так далее. В патологических случаях сбои в регуляции экспрессии (правильный термин, используемый биологами) ведет и к болезням.

 

- То есть все есть результат изменения активности генов?

 

- Не все, но очень многое. Лишний раз подчеркнем, в работе ученых, о которой шла речь выше, причиной всех изменений оказалась все-таки мутация. Просто она затронула не сам ген (в школьном курсе биологии говорится, что мутации затрагивают сами гены и это движет эволюцию), а соседний участок.