Паразиты или нет? Транспозоны у плодовых мушек

Проблема паразитизма существует на всех уровнях, вплоть до ДНК. Геномы могут содержать до 80% «чужеродной» ДНК, но детали механизмов её проникновения в геном хозяина и борьбы с её распространением остаются предметом дискуссий. Важную новую информацию предоставила группа Кристиана Шлёттерера из Венского университета ветеринарной медицины. Результаты опубликованы в престижном журнале PLoS Genetics.

Почти все организмы содержат фрагменты ДНК, которые им не принадлежат. Эти «транспозоны», способные перемещаться внутри и между геномами, обычно истощают ресурсы хозяина, а иногда могут приводить к заболеваниям, например, при встраивании в жизненно важный ген. Общие факторы распространения транспозонов в популяции понятны, но многие детали остаются неясными. Новая работа может проложить путь к более глубокому пониманию внутриклеточной битвы между хозяином и вторгающейся ДНК.

Роберт Койфлер и Андреа Бетанкур из группы Шлёттерера в Институте популяционной генетики использовали новые технологии секвенирования для изучения вариаций транспозонов в популяции плодовых мушек. Анализ учитывал как известные, так и ранее неизвестные сайты встраивания. Впервые исследователи смогли каталогизировать все транспозоны в популяции мух и определить частоту их встречаемости в каждом конкретном сайте встраивания.

Результаты оказались впечатляющими. У мух транспозоны обнаружились в большом количестве сайтов генома, хотя многие сайты затронуты у относительно немногих особей. Это, вероятно, сайты недавнего встраивания, и только будущее покажет, сохранятся ли там элементы. Некоторые старые сайты встраивания широко распространены, но большинство, похоже, не «закрепилось» в популяции. Другими словами, большинство транспозонов каким-то образом удаляется до того, как они закрепятся. Шлёттерер резюмирует: «Геном — это как запись прошлых войн между хозяевами и паразитической ДНК. Были волны атак, и большинство из них было отражено, лишь немногим транспозонам удалось выжить и распространиться по популяции».

Ещё более удивительно, что учёные обнаружили около дюжины сайтов встраивания, которые встречались в популяции чаще, чем можно было ожидать, судя по их возрасту. Похоже, в отношении транспозонов на этих сайтах действует положительный отбор, что предполагает благотворное влияние встраивания на хозяина. Ранее такой эффект был показан для двух вставок, повышающих устойчивость к инсектицидам, и эти случаи были подтверждены анализом Шлёттерера. Функции генов, ближайших к остальным вставкам, крайне разнообразны, поэтому какую пользу транспозоны приносят мухам, неясно. Как говорит Шлёттерер: «Возможно, нам не стоит думать о транспозонах как о паразитах. Они представляют собой способ для организмов увеличить свой генетический репертуар, что может быть выгодно для решения будущих проблем».