Исследование ставит под сомнение эволюционную теорию о случайности мутаций ДНК

Исследование Университета Калифорнии в Дэвисе и Института биологии развития Макса Планка показало, что обычный сорняк Arabidopsis thaliana (резуховидка Таля) может помочь понять и предсказать мутации ДНК.

Результаты, опубликованные 12 января в журнале Nature, меняют понимание эволюции и в перспективе могут помочь в селекции сельхозкультур и борьбе с раком.

Учёные три года секвенировали ДНК сотен растений Arabidopsis thaliana — модельного организма с небольшим геномом (~120 млн пар оснований; для сравнения, у человека ~3 млрд).

В контролируемой лабораторной среде были выращены растения, которые в природе могли бы не выжить из-за дефектов. Секвенирование выявило более 1 млн мутаций, но их распределение оказалось неслучайным.

"Сначала наши данные, казалось, противоречили устоявшейся теории, что исходные мутации совершенно случайны", — отметил Детлеф Вайгель, научный директор Института Макса Планка.

Вместо случайности были обнаружены участки генома с низкой частотой мутаций. В этих участках оказалось непропорционально много важных генов, отвечающих за рост клеток и экспрессию генов.

"Это самые важные области генома. Биологически наиболее значимые регионы защищены от мутаций", — пояснил Грей Монро, ведущий автор исследования.

Учёные установили, что способ упаковки ДНК вокруг белков позволяет предсказать вероятность мутации гена. Это указывает на то, что растение эволюционировало, чтобы защищать свои ключевые гены от изменений для обеспечения выживания.

Перспективы применения:

• Для селекционеров, использующих генетическую вариацию для создания улучшенных культур.
• Для разработки методов защиты человеческих генов от мутаций и новых подходов к лечению таких болезней, как рак.

В исследовании также участвовали учёные из Университета Карнеги, Стэнфорда, Уппсальского университета и других научных центров.