Выживание "более-менее приспособленных"
Исследователи из Института медицинских исследований Стоуэрс изучают паразитические генетические элементы — мейотические драйверы, которые нарушают классические законы наследования, чтобы повысить собственную передачу следующему поколению, даже в ущерб организму-хозяину.
Паразиты в геноме
- Мейотические драйверы, такие как гены wtf у дрожжей Schizosaccharomyces pombe, "отравляют" половые клетки (гаметы), которые не несут их копию, в процессе мейоза.
- Это нарушает закон Менделя о равновероятном расхождении аллелей, давая драйверам несправедливое преимущество в передаче.
Стоимость выживания
Исследование, опубликованное 13 августа 2020 года в eLife, показывает, как геном S. pombe может смягчать вредное действие драйверов, но ценой для приспособленности:
- При скрещивании (ауткроссинге) генетически неидентичных штаммов дрожжей, гетерозиготных по генам wtf, драйверы проявляют свой вредный эффект.
- Учёные обнаружили, что мутация в гене rec12, который обычно важен для фертильности и правильного расхождения хромосом, в этой ситуации может быть относительно полезна.
- Без функционального rec12 выживает больше спор, но среди них преобладают атипичные продукты мейоза — гаметы с лишними хромосомами, несущие максимальное число драйверов.
Временное решение
Наличие лишней хромосомы невыгодно: колонии дрожжей выглядят мелкими и нетипичными. Однако со временем клетки теряют лишнюю хромосому и возвращаются к нормальному гаплоидному состоянию. Этот шаг является временной платой за выживание части потомства.
Значение для эволюции и медицины
- Исследование демонстрирует, как паразитические элементы могут менять представление о том, что "хорошо" для организма: в их присутствии полезный в норме ген (rec12) становится бесполезным или даже вредным.
- Мейотические драйверы существуют у многих организмов, включая грибы, мышей, плодовых мух и, вероятно, человека (где они могли влиять на эволюцию центромер).
- Понимание стратегий мейотических драйверов и их подавления помогает лучше изучить силы, формирующие эволюцию мейоза и, возможно, лежащие в основе некоторых случаев бесплодия у человека.