Открытие 119-миллионолетних "эгоистичных генов" в дрожжах меняет представления об эволюции геномов

Мейотические драйверы — это тип "эгоистичных генов". Присутствуя в геномах почти всех видов, включая человека, они нечестным путём передают свой генетический материал более чем половине потомства, что иногда приводит к бесплодию и ухудшению здоровья организма. Из-за их паразитического потенциала считалось, что их эволюционная жизнь коротка.

Новое исследование Института медицинских исследований Стоуэрса в сотрудничестве с Национальным институтом биологических наук в Пекине обнаружило семейство эгоистичных генов, которое просуществовало более 100 миллионов лет — в 10 раз дольше, чем любой известный мейотический драйвер. Это ставит под сомнение устоявшиеся взгляды на то, как естественный отбор и эволюция справляются с такими угрозами.

"Всегда считалось, что из-за своей вредоносности эти гены не могут долго сохраняться в популяциях. Мы выяснили, что это не так, и геномы не всегда могут от них избавиться", — говорит доктор Сара Зандерс.

Естественный отбор — главная сила, противодействующая эгоистичным генам, отбирая варианты генов, которые подавляют драйверы для восстановления фертильности и здоровья вида. Однако его способность удалять мейотические драйверы из популяции ограничена.

В исследовании, опубликованном в eLife 13 октября 2022 года, впервые показано, что семейство эгоистичных генов wtf не только процветает в дрожжах Schizosaccharomyces pombe, но и было передано трём другим видам дрожжей, которые отделились от S. pombe примерно 119 миллионов лет назад.

"Это открытие особенно ново, поскольку семейство генов-драйверов просуществовало как минимум в десять раз дольше, чем считалось возможным", — отмечает Зандерс.

Гены wtf — это "убийственные" мейотические драйверы. Во время мейоза они не только передают себя более чем 50% потомства, но и уничтожают репродуктивные клетки (споры), которые не унаследовали ген-драйвер.

Обычно естественный отбор спасает вид от эгоистичных генов, поддерживая гены-супрессоры, которые подавляют драйвер. Семейству wtf удалось избежать подавления во многом благодаря своей высокой скорости мутаций.

Это открытие меняет наше понимание того, как виды могут преодолевать ожидаемое снижение фертильности, которое обычно ведёт к вымиранию. Оно также меняет подход к поиску и идентификации семейств эгоистичных генов у разных видов, включая человека.

"До сих пор, ища кандидатов в драйверы в геноме, я не рассматривал "старые" гены как возможный вариант. Поскольку эгоистичные гены — главные двигатели эволюции, это открытие позволяет по-новому взглянуть на их долгосрочное влияние на эволюцию геномов", — заключает Зандерс.