Новое понимание эволюции: почему гены перемещаются по хромосомам

Ученые из Уппсальского университета предложили дополнение к теории эволюции, объясняющее, как и почему гены перемещаются по хромосомам. Гипотеза, названная SNAP Hypothesis, представлена в журнале PLOS Genetics.

Согласно современной теории, эволюция происходит за счет ошибок при репликации генов. Однако загадкой остается то, что относительное положение генов на хромосомах также меняется со временем. Это особенно заметно у бактерий, где у разных видов одни и те же гены часто расположены в разном порядке.

Новая гипотеза основана на наблюдении, что тандемные дупликации участков хромосом у бактерий происходят очень часто (более чем в 1 миллион раз чаще, чем большинство мутаций). Эти дупликации спонтанно теряются, если не подвергаются отбору. Отбор в пользу сохранения дупликации может происходить, когда бактерии оказываются в неоптимальной среде, и две копии определенного гена повышают приспособленность.

Дупликации обычно содержат сотни генов, даже если отбирается только один. Ученые Геррит Брандис и Диармайд Хьюз утверждают, что мутации могут быстро накапливаться в сотнях неотобранных генов, включая гены, которые в норме являются незаменимыми при наличии одной копии в хромосоме. Как только два разных незаменимых гена инактивируются — по одному в каждой копии дупликации — потеря дупликации становится невозможной.

С этого момента у бактерии остается множество ненужных дуплицированных генов. Мутации, инактивирующие или удаляющие их, получают положительный отбор, так как повышают приспособленность. Со временем все ненужные дуплицированные гены могут быть утрачены, но это происходит случайным образом в каждой копии дупликации.

В результате этого процесса случайной потери ненужных генов в каждой копии дупликации относительный порядок оставшихся генов может полностью измениться. Процесс SNAP может очень быстро перестраивать порядок генов и, возможно, способствует разделению видов.