DNA sekveneerimise tehnoloogia aitab teadlastel leida vastuseid küsimustele, mis on inimesi sajandeid vaevanud. Loomade genoome kaardistades saame paremini aru, kuidas kaelkirjak sai oma pika kaela ja miks maod on nii pikad. Geenivaramu järjestamine võimaldab meil võrrelda ja vastandada erinevate loomade DNA-sid ning aru saada, kuidas nad arenesid ja milleks said.
Kuid mõnikord seisame silmitsi mõistatusega. Mõne looma genoomid ei sisalda teatud geene, mis esinevad teistes sarnastes liikides ja peavad loomade elus hoidmiseks olema olemas. Neid ilmselt puuduvaid geene on nimetatud "tumedaks DNAks". Selle olemasolu võib muuta meie arusaama evolutsioonist.
Esmakordselt puutusid Oxfordi ülikooli Adam Hargreavesi juhitud teadlased selle nähtusega kokku kõrbetes elava gerbiili liivaroti (Psammomys obesus) genoomi järjestamisel. Eelkõige soovisid nad uurida gerbiini geene, mis on seotud insuliini tootmisega, et mõista, miks see loom on eriti vastuvõtlik II tüüpi diabeedile.
Insuliini sekretsiooni kontrolliva geeni Pdx1 otsimisel leidsid nad, et koos kõigi seda ümbritsevate 87 geeniga insuliin puudub. Mõned neist puuduvatest geenidest, sealhulgas Pdx1, on elutähtsad ja loom ei suuda ilma nendeta ellu jääda. Kus nad on?
Esimene vihje oli see, et mitmetes liivaroti keha kudedes olid teadlased leidnud keemilisi tooteid, mis võisid "puuduvate" geenide juhendite järgi ilmneda. See oleks võimalik ainult siis, kui geenid oleksid kuskil genoomis olemas. Ja see osutaks, et neid ei olnud puudu, vaid lihtsalt kadusid.
Nende geenide DNA järjestused on väga rikkad guaniini ja tsütosiini poolest, mis on kaks neljast "aluse" molekulist, mis moodustavad DNA. Me teame, et tsütosiini- ja guaniinirikkad järjestused tekitavad probleeme mõne DNA sekveneerimise meetodi jaoks. Ja muutub tõenäolisemaks, et meie otsitud geenid olid paigas, kuid raskesti leitavad. Sel põhjusel nimetasime seda varjatud järjestust "tumedaks DNAks" kui viidet tumedale ainele, mis moodustab 25% universumist, kuid mida me ei leia.
Liiva roti genoomi uurides leidsime, et eriti selle ühes osas oli palju rohkem mutatsioone kui teiste näriliste geenides. Kõik selle mutatsioonide aluse geenid sisaldasid tsütosiini ja guaniini rikkaid DNA-sid ja muteerusid sellisel määral, et neid oli standardmeetodite abil keeruline tuvastada. Liigne mutatsioon peatab geeni töötamise sageli, kuid millegipärast jätkavad liivaroti geenid oma rolli vaatamata DNA järjestuse radikaalsele muutusele. See on geenide jaoks väga keeruline ülesanne. See on nagu "Katyusha" laulmine ainult täishäälikute abil.
Sellist tumedat DNA-d on varem leitud lindudelt. Teadlased leidsid, et praegu sekveneeritud lindude genoomides puuduvad 274 geeni. Nende hulgas on leptiini (hormooni, mis reguleerib energiatasakaalu) geen, mida teadlased pole aastaid suutnud leida. Veelkord - nendes geenides on äärmiselt suur tsütosiini ja guaniini sisaldus ning nende saadusi leidub lindude kehakudedes isegi siis, kui geenid ise pole, nagu see oli, genoomses järjestuses.
Reklaamvideo:
Valguskiir pimedas DNA-s
Enamikus õpikutes on definitsioon, millest järeldub, et evolutsioon kulgeb kahes etapis: mutatsioonile järgneb looduslik valik. DNA mutatsioon on tavaline ja jätkuv protsess, mis toimub täiesti juhuslikult. Looduslik valik määrab, millised mutatsioonid peaksid läbi minema ja millised mitte, tavaliselt sõltuvalt sellest, millist tulemust nad paljunemisprotsessis näitasid. Lühidalt: mutatsioon loob variatsiooni organismi DNA-s ja looduslik valik otsustab, kas see jääb või langeb, ja nii toimub evolutsioon.
Kuid genoomis kõrgete mutatsioonidega taskud tähendavad, et teatud asukohtade geenidel on suurem võimalus muteeruda kui teistes. See tähendab, et sellised fookused võivad olla alahinnatud mehhanism, mis võib ka evolutsiooni käigu kindlaks määrata. See tähendab, et looduslik valik ei pruugi olla ainus edasiviiv jõud. Siiani näib tumedat DNA olevat kahel erineval ja levinud loomaliigil. Kuid endiselt pole selge, kui laialt see on levinud. Kas kõigi loomade genoomid võiksid sisaldada tumedat DNA-d ja kui ei, siis mis teeb liblikad ja linnud nii ainulaadseks? Kõige sõltuvust tekitav mõistatus on välja selgitada, millist mõju on tume DNA avaldanud loomade evolutsioonile. Liiva roti näites võis mutatsiooni fookus viia looma kohanemiseni kõrbe tingimustega. Kuid teisest küljest võib mutatsioon ollajuhtus nii kiiresti, et looduslik valik ei suutnud toimida piisavalt kiiresti, et kõrvaldada DNA-st midagi kahjulikku. Kui jah, võivad kahjulikud mutatsioonid häirida liivaroti ellujäämist väljaspool praegust kõrbekeskkonda. Sellise kummalise nähtuse avastamine tekitab kindlasti küsimusi selle kohta, kuidas genoom areneb ja millest võiksime olemasolevates genoomi sekveneerimise projektides puudu jääda. Võib-olla peaksime ümber pöörama ja lähemalt uurima.ja mida oleksime võinud olemasolevates genoomi sekveneerimise projektides kahe silma vahele jätta. Võib-olla peaksime ümber pöörama ja lähemalt uurima.ja mida oleksime võinud olemasolevates genoomi sekveneerimise projektides kahe silma vahele jätta. Võib-olla peaksime ümber pöörama ja lähemalt uurima.
Ilja Khel
