Генетики объяснили, почему дублированные гены сохраняются в геноме

Генетики из Тринити-колледжа в Дублине обнаружили механизм, который более 40 лет объяснял, как дупликация генов приводит к появлению новых функций.

Суть открытия

• Дупликация генов — частое явление у эукариот (дрожжи, растения, животные), создающее новый генетический материал.
• «Сестринские» гены, возникшие при дупликации, могут сохраняться в геноме на протяжении миллионов лет (например, 100 млн лет), несмотря на кажущуюся избыточность.
• Они обеспечивают повышенную толерантность к летальным мутациям — свойство, известное как «мутационная устойчивость» (mutational robustness).

Эксперимент и результаты

Исследователи «эволюционировали» дрожжевые клетки в лаборатории, ослабив давление естественного отбора. Это позволило распространяться обычно отбраковываемым «неадаптивным» мутациям.

• Дублированные гены проявили большую устойчивость к таким мутациям по сравнению с недублированными.
• Гены, дублированные 100 млн лет назад, сохранили способность реагировать на изменения среды и потенциал для генерации новых адаптаций.

Значение

• Решена давняя загадка: почему естественный отбор, удаляющий избыточное, сохраняет дублированные гены.
• Механизм: дупликация обеспечивает «буфер», позволяющий организмам переносить вредные мутации и адаптироваться к новым, в том числе стрессовым, условиям.
• Открытие знаменует начало новой эры исследований, где эволюцию можно изучать в лаборатории.

Исследование поддержано Science Foundation Ireland (SFI) и опубликовано в журнале Genome Research.