Эволюция и дивергенция нуклеотидных последовательностей

Дивергенция нуклеотидных последовательностей указывает на различие путей эволюции организмов [c.275]

Рис. 21.7. Дивергенция нуклеотидных последовательностей ДНК зависит от расхождения видов в процессе эволюции. Каждая точка на графике соответствует степени дивергенции пары генов.

Рассматривая структуру прерывистых эукариотических генов, иногда занимающих весьма протяженные участки ДНК, можно представить себе эукариотический геном как море интронов (нуклеотидные последовательности которых в большинстве случаев, но не всегда, уникальны), в котором растянутые вереницей островки экзонов (иногда очень короткие) образуют отдельные архипелаги, представляющие собой гены. Сопоставляя соответствующие друг другу экзоны в родственных генах, можно обнаружить их сходство, что подчеркивает важную роль дупликаций в эволюции генов как механизма образования новых генов. Одна из копий может эволюционировать в результате мутаций, тогда как другая сохраняет свою первоначальную функцию, так что, по-видимому, история гена складывается из ряда событий, начинающихся с объединения экзонов, составляющих ген, с образованием кодирующего участка вполне возможно, что позже вся группа экзонов и интронов, формирующих ген, дуплицировалась. За дупликацией могла последовать относительно небольшая дивергенция нуклеотидных последовательностей экзонов и более значительная дивергенция последовательностей интронов. Таким образом, нуклеотидные последовательности родственных генов позволяют нам восстановить историю их эволюции. [c.268]

Мы можем определить рамки действия описанных механизмов, сравнивая нуклеотидные последовательности дуплицировавшихся генов. Если эти последовательности подвергались сопряженной эволюции, мы не увидим накопления замен в молчащих сайтах (поскольку процесс гомогенизации касается их в той же степени, как и сайтов замещения). Известно, что механизм, обеспечивающий гомогенизацию последовательностей, не обязательно распространяется за пределы гена, поскольку в некоторых случаях дуплицировавшиеся гены имеют совершенно разные фланкирующие последовательности. Действительно, можно увидеть, что границы концов гомогенизированных последовательностей резко выделяются. Кроме того, необходимо помнить, что наличие таких механизмов может обесценить определение хода эволюции таких генов на основании их дивергенции, поскольку дивергенция свидетельствует только о времени, прошедшем с момента последнего события гомогенизации/регенерации, а не исходной дупликации генов. [c.278]

Ценность сравнения нуклеотидных последовательностей ДНК для изучения эволюционных связей стала очевидной еще до появления методов клонирования и секвенирования фрагментов ДНК, и были разработаны методы оценки степени родства разных геномов. К числу этих методов относится сравнение стабильности дуплексной ДНК, состоящей из цепей ДНК двух разных видов (гетеродуплекс), со стабильностью двухцепочечной ДНК, в которой обе цепи принадлежат одному виду (гомодуплекс). На рис. II 1.9 представлены результаты таких опытов с ДНК из нескольких видов Drosophila. Подобные данные дают представление о средней дивергенции между двумя ДНК. Они менее информативны, чем данные сравнительной анатомии и белковой химии. Однако прямое сравнение нуклеотидных последовательностей основного объекта эволюции, ДНК, позволяет гораздо глубже проникнуть в тайны эволюционного процесса, а кроме того, освещает те его стороны, которые прежде не поддавались изучению. Более того, технически гораздо проще клонировать и секвенировать группу гомологичных генов, чем выделять их белковые продукты и определять их аминокислотную последовательность. [c.16]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология