Головна

Адаптивні перетворення генома в відповідь на виклик середовища

  1.  C. Для приведення у відповідність розмірності розкиду випадкової величини з розмірністю самої випадкової величини.
  2.  Gt; Я РОЗУМІЮ, - відповіла Мама. МИ НАБАГАТО СКЛАДНІШЕ ВАС, ОРГАНІЗМІВ.
  3.  I. Аналіз виховних можливостей середовища
  4.  III БЛОК. ВСТАНОВИТИ ВІДПОВІДНІСТЬ
  5.  III. Завдання на встановлення відповідності.
  6.  III. Завдання на встановлення відповідності.
  7.  III. Розкрийте дужки, вживши прикметник або прислівник у відповідній ступеня порівняння.

В теорії еволюції і в генетиці завжди була дискусійною проблема, чи пов'язаний тип виникають спадкових змін з напрямком відбору. Згідно з традиційними уявленнями СТЕ, спадкові зміни відбуваються в різних напрямках, і лише потім підхоплюються відбором порізно або в комбінаціях. До цих питань примикає і стара проблема про спадкування придбаних ознак.

До кінця 80-х років вважалося, що генетики Лурія і Дельбрюк, що стали згодом нобелівськими лауреатами, на основі так званого флюктуационная тесту, зробили вирішальний або круціальний експеримент, experimentum crucis, в цій області. Вони вивчали мутації стійкості бактерій до фагу лямбда і показали, що мутації стійкості до смертельного фагу-пожирачі бактерій виникають спонтанно і з певною частотою, незалежно від контакту з фагом, і лише потім селектіруются. Особливо наочним і переконливим виявився метод реплік, винайдений подружжям Ледербергом, коли за допомогою оксамитової матерії отримували точні копії - відбитки досвідченого посіву бактерій на чашці Петрі. Виявилося, що, розташування стійких до фагу колоній було однаковим як на чашках, де висівався фаг, так і на вільних від нього чашках-копіях. Такий же результат був отриманий при пошуку ауксотрофності (дефектних по якомусь метаболіту) мутантів.

Ці експерименти дали привід вважати, що бактеріологія перестала бути "останнім оплотом ламаркизма" і що у всіх інших випадках у інших організмів відбір також не приводить до появи адаптивних спадкових змін, а лише селектірует їх. Досліди здаються неймовірно переконливими і наочними. Говорячи юридично, це була правда, але не повна. Іронія долі полягала в тому, що авторам пощастило. Вони працювали з фагом Т1, який є вірулентним і не має здатності до лизогении, т. Е. Здатністю впроваджуватися в хромосому бактерії-господаря і робити цю бактерію і всю дочірню колонію стійкою до зараження. Якби С. Лурія і М. Дельбрюк працювали з помірним фагом лямбда, то вони змушені були б зробити висновок, що бактерії набувають стійкості до фагу саме після контакту з ним. Частково з цієї причини автори американської школи генетиків скептично зустріли теорію лизогении, сформульовану Андре Львовим в 1953 році (Стент, Келінджер, 1981, с. 143).

Відкриття в області рухомий генетики показали, що клітина як цілісна система здатна адаптивно перебудовувати свій геном в процесі відбору. Вона здатна відповісти на виклик середовища активним генетичним пошуком, а не пасивно чекати випадкового виникнення мутації, яка буде угодна відбирає середовищі. поняттям генетичний пошукбуло запропоновано "називати ті надзвичайні режими роботи генетичної системи, коли в ній виготовляються нові тексти ДНК" (Чайковський, 1991, с. 96). Це поняття виходять з цілісних властивостей клітини, її реакцією на стрес. Пошук може включати не тільки створення нових текстів, але 1) зміна в кількісному складі і топографії елементів ОК і ФК і 2) створення нових успадкованих Епігеном систем регуляції. Саме так можна, наприклад, трактувати дані по виникненню стійкості клітин і організмів до отрут і агентам-цитостатикам, блокуючим клітинний розподіл, за рахунок множення або ампліфікації відповідних генів стійкості.

Деякі загальні принципи ампліфікаціонних перебудови генома при селекції на стійкість такі (Схід, Тайлер-Сміт, 1986; Хесин, 1984):

а) виникнення стійкості пов'язано з множенням числа копій або амплификацией специфічного гена - стійкості;

б) ген стійкості амплифицируют не один, а в складі прилеглих сегментів хромосоми різного розміру, до декількох мільйонів підстав ДНК; такого роду сегмент називають амплікон (King, Stansfield, 1997).

в) ампліфіковані сегменти (амплікона) приймають різні структурні втілення, коли у вихідній хромосомі виникають гомогенно-пофарбовані додаткові ділянки, до міні-хромосом і внеядерная цитоплазматических плазмід;

г) внеядерние ампліфіковані фрагменти здатні вдруге вбудовуватися в вихідну або інші хромосоми.

Принципова схема подій, що відбуваються при цьому в разі ампліфікації, показана на рис. 5, де в узагальненій формі показані результати відбору у одноклітинного паразитичного жгутиконосца Leichmama tropica на стійкість до метатрексату, препарату-цитостатиками (Coderre, et al., 1983). Цей інгібітор клітинного ділення широко застосовується в медицині для зупинки зростання злоякісних клітин. Ген дигідрофолатредуктази (ДГФР) інактивує метатрексат. У разі ампліфікації гена ДГФР підвищення стійкості відбувається за рахунок адаптивного перетворення генома і безпосередньо пов'язане з селективним агентом.

Відзначимо ряд принципових моментів феномена ампліфікації, встановлених в дослідах з одноклітинним жгутиконосцами Лейшману (робота проводилася в Стенфордському університеті в США, в лабораторії R. Т. Schimke, що відкривав адаптивну селективну ампліфікацію). Підсумки дослідів схематично показані на рис. 5:

Мал. 5. Неканонічні спадкові зміни, пов'язані з амплификацией генів під дією відбору до цитостатиків.

1). Стійкість клітин до отрути або цитостатиками зростає поступово і при цьому пропорційно збільшується частка клітин, що мають амплікона з геном стійкості. Коли стійкість до метатрексату у лейшмании підвищилася в 1000 разів, амшшфіцірованние позахромосомних сегменти склали до 10% ДНК у клітині. Цей феномен можна трактувати як освіта пулу факультативних елементів з початкового облигатного або перехід ОК - ФК. Відбулася адаптивна перебудова геному в ході відбору.

2). Якщо відбір триває досить довго, то частина ампліфикувати в цитоплазмі копій вбудовується в вихідну хромосому і після припинення відбору досягається стабільний підвищений рівень стійкості.

3). Після видалення із середовища інгібітора ділення клітин число помножених копій екстрахромосомних сегментів в ряду поколінь поступово знижується і одночасно падає стійкість. Таке поступове зміна виразу ознак в ряду поколінь в сторону норми по суті є феномен тривалої модифікації.

4). При повторному відборі частина збережених екстрахромосомних копій забезпечує швидку автономну реплікацію, і стійкість досягається набагато швидше, ніж на початку досліду. виникає своєрідна амплікона клітинна пам'ять про минулий відборі.

Таким чином, в цьому випадку адаптація заснована на реорганізації геному в ході відбору. Ситуація і висновок принципово інші, ніж в разі класичних дослідів С. Лурія і М. Дельбрюк, де геном клітин до відбору до летального фагу і після відбору не відрізнявся. В даному випадку відбувається зовсім інша. Спочатку за рахунок факультативних реплікації з'являється безліч лінійних і кільцевих додаткових естрахромосомних амплікон, що включають ген стійкості. Потім за допомогою "незаконної" рекомбінації відбувається множення копій даного гена в хромосомі.

Якщо в думках застосувати до процедури метод реплік, то виявляється, по-перше, що саме контакт з селективним фактором привів до перетворення генома і характер цього перетворення коррелирован з інтенсивністю і напрямком відбору. По-друге, дочірні клітини стійких клонів відрізняються від вихідних і один одного в різних поколіннях відбору по співвідношенню облігатних і факультативних елементів геному (Corderre, et al, 1983). З точки зору еволюції геному, важливо, що дупліціроваться гени стійкості "розселяються" по геному, опиняючись при цьому в сусідстві з іншими генами і підпадає під різні системи регуляції (Босток, Тайлер-Сміт К., 1986).

 




 Епігенетична мінливість 1 сторінка |  Епігенетична мінливість 2 сторінка |  Епігенетична мінливість 3 сторінка |  Епігенетична мінливість 4 сторінка |  Епігенетична мінливість 5 сторінка |  Епігенетична мінливість 6 сторінка |  Епігенетична мінливість 7 сторінка |  Динамічна спадковість: теоретичні передумови |  Концепція епіг: понятійна і логічна схема |  Транспозони і епіг |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати