Эволюционная история генов

Эволюционная история генов [c.17]

Нуклеотидная последовательность ДНК любого организма-результат его эволюционной истории. Расшифровка этой истории по последовательности ДНК-далеко не простая задача. В эволюционном масштабе ДНК очень лабильна некоторые гены удваиваются и могут перестать функционировать или приобрести новые функции последовательности различной длины могут амплифицироваться и присутствовать в клетке во множестве копий отдельные гены и более крупные участки нуклеотидной последовательности способны менять свое расположение в хромосомах. Кроме того, существует явление согласованной эволюции, когда последовательность одного гена копируется другим, в результате чего память о заменах, вставках и делециях, накопленных в процессе эволюции последнего, стирается. В настоящее время в геномах человека и других высших организмов уже расшифрованы (секвенированы) участки ДНК длиной во многие тысячи нуклеотидов. Ежегодно к этому списку прибавляются все новые и новые последовательности. [c.231]

Параллельно с дупликацией и дивергенцией генетического материала действует еще один важный механизм прогрессивной эволюции — процесс слияния генов. При формировании разных (современных) генов эти процессы происходили в различной последовательности, создавая эволюционную историю каждого гена. [c.491]

Преобладающая часть цепей и колец ферментативных реакций совсем не предполагает соседство между генами, с матриц которых сошли информационные нуклеиновые кислоты. Однако известные варианты биохимических процессов были доступны в ходе биологической истории дифференцировки. Среди эволюционно ранних биохимических реакций отдельные синтетические этапы разрешались сначала одним ферментом, но затем этот этап оказался подразделенным на две или три ступени, контролируемые соответственно двумя или тремя ферментами и соответственно генами. [c.17]

Генные кластеры-результат эволюционного процесса. В некоторых случаях кластеризация генов отражает историю эволюционного развития. Допустим, на ранних этапах эволюции существовал один локус, затем произошла дупликация гена и появилась возможность функционального расхождения. Первая дупликация подготовила почву для последующих дупликаций на основе механизма неравного кроссинговера (разд. 3.5.8) и, следовательно, для дальнейшей функциональной специализации. [c.208]

Какие же общие причины могут лежать в основе закономерностей, выявляемых методом главных компонент Мутационная история и естественный отбор обычно сильно различаются от гена к гену, но два других эволюционных фактора, миграция и дрейф генов, влияют сходным образом на все гены. Именно эти явления в значительной степени определяют обобщающие генетические характеристики популяций, которые в первую очередь и тестируют с помощью главных компонент. [c.358]

Если историкам волей-неволей приходится признать роль случайности в ходе истории в гораздо больщей мере, чем это обычно допускалось сторонниками фаталистической детерминированности, то и эволюционная генетика человека в итоге количественного наращивания сведений приходит к качественно новому пониманию генетической гетерогенности человечества и происхождения личностных особенностей. Становится все более ясным, что так называемая социальная преемственность (только) и производство средств жизни — далеко не единственные факторы формирования личности огромную роль играет почти игнорируемая другая сторона производственных отнощений ...производство самого человека, продолжение рода , как признавал Ф. Энгельс. Специфика продолжения рода у человека, точнее, сохранение потомства, оказывается основной направляющей силой отбора, порождающей множество высщих биологических особенностей человека, его социальность и ту сторону его природы, которая является биологической основой этической и эстетической восприимчивости. Мало того, выясняется, что наследственная гетерогенность, базирующаяся на глобально распространенной гетерозиготности по многим тысячам генных участков хромосом, является необходимым условием существования всех видов высших животных, от дрозофилы и пресмыкающихся до человека. Выясняется, что глубочайшая наследственная гетерогенность не только охватывает морфологические, биохимические и антигенные особенности человека, но и распространяется на его высшие психические свойства. Становится ясным, что наследственное предрасположение играет важную роль не только при таких клинически выраженных патологиях, как олигофрения, шизофрения, маниакально-депрессивный психоз или не-экзогенная эпилепсия, но и в гораздо более широком круге погранично-нормальных состояний, будь то пониженный уровень [c.191]

Паралогичные гены-это потомки дуплицированного предкового гена. Паралогичные гены, следовательно, эволюционируют в пределах одного и того же вида (а также параллельно у различных видов). Гены, кодирующие а-, Р-, у-, и 5-, е-, -цепи гемоглобина у человека, парало-гичны. Эволюция паралогичных генов отражает изменения, накопившиеся с момента дупликации предкового гена. Гомологии между пара-логичными генами позволяют построить филогении генов, т.е. проследить эволюционную историю дуплицированных генов в одной ветви филогенетического древа организмов. На рис. 21.13 изображена филогения дупликаций гена, давшего начало генам миоглобина и гемоглобина современного человека. [c.227]

Этот кажущийся расточительным способ передачи информации развился у эукариот, видимо, потому, что он делает синтез белка значительно более гибким. Например, первичные транскрипты РНК одного и того же гена могут подвергаться сплайсингу разными способами, давая разные мРНК в зависимости от клеточного типа или стадии развития. Это позволяет производить разные белки под контролем одного и того же гена. Более того, поскольку присутствие многочисленных нитронов облегчает генетическую рекомбинацию между экзонами, такой способ устройства гена, видимо, имел огромное значение в ранней эволюционной истории, ускоряя процесс, посредством которого организмы синтезировали новые белки из частей ранее существовавших, вместо того, чтобы вырабатывать целиком новые последовательности. [c.131]

Необходимо, однако, указать, что регистрация и классификация мутаций у человека никогда не была систематической. Критерии распознавания Х-сцепленных мутаций отличаются от таковых для аутосомных и в особенности для аутосомно-рецессивных мутаций. Смещение подобного рода могло привести к ложным различиям между Х-хромосомой и аутосомами. Тем не менее реальная кластеризация генов с родственными функциями весьма возможна. У дрозофилы, для которой регистрация мутаций является намного более полной, описаны значимые отклонения от случайного распределения мутаций, поражающих различные системы органов [648]. Если при более детальном анализе различие между Х-хромосомой и аутосомами у человека окажется реальным, то уместны следующие вопросы. Связано ли это различие с какими-либо особыми свойствами Х-сцепленных генов в отношении регуляции генного действия Снижают ли эти гены риск возникновения рецессивных леталей вследствие мутаций и является ли это важным селективным преимуществом в ситуации, когда каждый второй индивид-это гемизиготный мужчина, который может быть элиминирован действием рецессивной летали Или, кластеризация является лишь простым отражением эволюционной истории этих генов [c.226]

Альтернативный подход состоит в использовании так называемых молекулярных часов (Sari h, Wilson, 1976 Friday, 1981). В этом случае сравниваются биохимические особенности ныне живущих видов и на основании степени их сходства устанавливается время, прошедшее с момента отделения от исходной линии в эволюционной истории. Используются три основных источника данных белки, подобные тем, которые содержатся в сыворотке крови паразитические , или вирусные, гены, связанные с определенными видами, и реальное картирование ДНК- Предполагается, что скорость изменения этих признаков постоянна в течение длительных периодов времени и, следовательно, количественная оценка различий может служить основой исчисления возраста эволюционных событий. Конечно, в какой-то момент молекулярные часы должны быть откалиброваны по хорошо датированным меткам шкалы ископаемых остатков, в противном случае построенные на их основе филогенетические схемы будут давать лишь относительную информацию. [c.39]

В первой из трех глав части III (гл. 8) приведены данные о структуре генов эукариот и современные представления о механизме их экспрессии, в частности сведения о сложных сигналах регуляции транскрипции, а также о происхождении, локализации и структуре ингронов и тех механизмах, с помощью которых интроны удаляются из первичных транскриптов при сплайсинге. Очень существенным здесь явилось применение обратной генетики-введение специфических мутаций в определенные сегменты ДНК и последующий анализ структурно-функциональных взаимоотношений в генах эукариот. В гл. 9 основное внимание сосредоточено на организации сложных эукариотических геномов. Рассмотрено расположение генов и других элементов в молекуле ДНК, в частности в центромерных и теломерных областях. Красной нитью через всю главу проходит концепция генома как летописи эволюционной истории. В заключение дано описание геномов внутриклеточных орга-нелл-митохондрий и хлоропластов. В гл. 10 представлены механизмы случайных и неслучайных перестроек геномной ДНК. Речь идет об амплификациях, делециях и транспозициях—как неза-нрограммнрованных и приводящих к мутагенезу, так и запрограммированных в геноме и осуществляющих точную регуляцию генной экспрессии, например изменение типов спаривания у дрожжей и образование генов иммуноглобулинов. [c.7]

Как было описано выше (разд. 28.6), сАМР оказывает регуляторное действие на клетки бактерий, у которых он стимулирует транскрипцию определенных генов. Очевидно, что с АМР как вещество-регулятор имеет длинную эволюционную историю. У бактерий сАМР служит сигналом голодания. Появление сАМР свидетельствует об отстут-ствии глюкозы и ведет к синтезу ферментов, необходимых для использования других источников энергии. В некоторых клетках мле-копитаюгцих, таких, как клетки печени и мышц, сАМР сохраняет свою древнюю функцию сигнала голодания, но при этом действие сАМР направлено на стимуляцию иротеинкиназы, аненаусилениетранскрип-ции определенных генов. Еш е одно важное различие состоит в том, что у высших организмов с АМР стал вторым посредником, участвуя во внутриклеточных, а не внеклеточных коммуникативных связях. [c.288]

В порядке обсуждения следовало бы поразмышлять о генах для выполнения всякого рода маловероятных задач. Если я начну говорить о гипотетическом гене для спасения тонущего компаньона , а вы сочтете такую концепцию неправдоподобной, вспомните историю санитарных пчел . Вспомните, что мы не считаем гены единственной причиной, порождающей все сложные мышечные сокращения, сенсорные интеграции и даже сознательные решения, участвующие в спасении тонущего человека. Мы ничего не говорим о том, участвуют ли в развитии такого поведения научение, опыт или влияния окружающей среды. Вы должны лишь допустить, что один ген — при прочих равных условиях и при наличии множества других важных генов и внешних факторов — с большей вероятностью обеспечит данному телу возможность спасти тонущего человека, чем аллель этого гена. Может оказаться, что в основе этого различия между двумя генами лежит небольшое различие по какой-то простой количественной переменной. Детали процесса эмбрионального развития, какими бы интересными они ни были, не имеют отношения к эволюционным соображениям. Очень хорошо выразил это Конрад Лоренц (Konrad Lorenz). [c.55]

Знание того, что популяция в целом высокогетерозиготна, ничего не скажет нам о том, с какой скоростью происходит естественный отбор или как далеко он может зайти в смысле изменения данного признака, и не позволит сделать никаких выводов ни о прошлом популяций и географических рас, ни о генетических процессах при видообразовании. Ответы на эти последние вопросы, которые заключают в себе цель, стоящую перед генети-ками-эволюционистами, требуют оценки величин, которые возникли в теории популяционной генетики они требуют характеристики генных частот. Если нельзя определить частоту альтернативных аллелей в разных локусах, в разных популяциях и в разные периоды истории данной популяции, то вся теория популяционной генетики остается абстрактным упражнением. Мы не можем пройти мимо того факта, что теория эволюционной генетики — это теория исторических изменений частот генотипов. А в таком случае частоты генотипов и их изменения в пространстве и времени также должны входить в сферу интересов эволюционной генетики. [c.105]

Достаточно много данных в пользу справедливости гипотез о роли амплификации в эволюпии генома было получено при сравнительном изучении строения белков. Еще больще оснований для принятия этих гипотез появилось после того, как возникла возможность получать клонированные гены. Молекулярный анализ выявил главное процессы амплификации, дивергенции, увеличения числа повторов и перемещивания экзонов-не редкие или случайные события в эволюции генома. История эукариотической ДНК- идет ли речь о кодирующих или о некодирующих последовательностях-это история именно таких процессов. Разнообразие перестроек, наблюдаемых в геномах современных организмов, отражает древние процессы, которые играли и, вероятно, до сих пор играют главную роль в эволюционных изменениях. [c.18]

Более того, если этатемазаинтересовалавас,товыможетедаженаписать несколько томов научной работы об эволюционном процессе систем канализаций и их гармонии с существующими строениями . И вы можете представить себя гением, которому присвоят академическую награду за научное освещение истории человека. Именно этим и является теория, утверждаю- [c.99]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология