Группа исследователей сделала открытие, что в ДНК насекомых находится ген растения, защищающий его от токсинов. Раньше считалось, что на захват чужеродных генов, или горизонтальный перенос, способны только микроорганизмы. Теперь все больше данных указывает на то, что этот механизм распространен гораздо шире и, вероятно, сыграл ключевую роль в эволюции.

чужеродные гены

Паразит крадет у жертвы

Табачная белокрылка паразитирует на шести сотнях диких и культурных растений. Это микроскопическое существо доставляет немало хлопот аграриям всего мира. Ее личинки высасывают соки и заражают патогенными вирусами. Для защиты от вредителя растения синтезируют в листьях токсичные фенолгликозиды. Однако белокрылку это не останавливает. Устойчивое к пестицидам насекомое оккупировало все континенты, кроме Антарктиды, серьезно сокращая урожай.

Недавно ученые из Китая и Европы приоткрыли тайну такой живучести. В ДНК трех видов белокрылки выявили ген BtPMaT1, кодирующий антидот против фенолгликозидов. На первый взгляд, все логично: насекомое, которое кормится на растениях, защищается от их токсинов. Проблема, однако, в том, что ген BtPMaT1 ранее находили только у представителей флоры.

Версию о том, что табачные белокрылки сами изобрели ген BtPMaT1, сочли маловероятной. Пока единственное объяснение — вредители захватили у жертв участок генома и встроили себе. Это первый доказанный случай горизонтального переноса генов между насекомыми и растениями. Все три вида табачных белокрылок, вероятно, приобрели ген-антидот примерно 86 миллионов лет назад, уже отделившись от общего с другими членами семейства предка.

Ученые вывели табачных белокрылок с выключенным геном BtPMaT1 и кормили их фенолгликозидами, выделенными из томатов. Все особи погибли. Значит, захваченный ген действительно работает. Этот эксперимент открывает путь к созданию более эффективных пестицидов.

Чужие гены

Геном микроорганизмов впитывает в себя фрагменты ДНК из окружающей среды. Захваченный ген встраивается в цепочку нуклеотидов и, если оказывается полезным, надолго сохраняет это место. Ненужные фрагменты со временем удаляются или выключаются. Это помогает приобретать новые свойства, приспосабливаться к меняющимся условиям среды, другим источникам питания.

Горизонтальный перенос генов противопоставляют вертикальному — когда генетическая информация передается от родителей к потомству между особями одного вида, реже — разных видов. Это свойственно организмам с развитой клеткой — эукариотам. Генетическое разнообразие достигается путем естественного отбора и мутаций в геноме.

Считалось, что многоклеточные организмы не могут захватить и встроить в ДНК чужеродный ген. Однако выяснилось, что это не так. Один из самых известных примеров — бактерия вольбахия, которая паразитирует на почти половине видов насекомых и дарит им свои гены. Около трети генома жука-зерновки — от вольбахии. Известны случаи переноса гена от одного насекомого к другому с помощью вируса. На горизонтальный перенос способны также грибы.

Что касается млекопитающих, тут таких данных нет. Люди постоянно вводят в организм разнообразную ДНК — когда едят помидоры, капусту, мясо, рыбу. Все это просто переваривается в ЖКТ, проходя множество химических превращений. Гены из пищи и окружающей среды не попадают в геном. Исключение ретровирусы. Их фрагменты встроились в геном наших предков 25 миллионов лет назад. Большинство — «мусорные», функционируют немногие.

Недавно специалисты по биоинформатике из Великобритании обнаружили в ДНК приматов 145 встроенных фрагментов от низших организмов. Авторы отмечают, что чужеродные гены участвуют в белковом и липидном метаболизме, имеют отношение к антиоксидантной активности и врожденному иммунитету. Доноры — бактерии и протисты (инфузории, амебы). Каким образом и когда эти гены позаимствовали, неизвестно.

Ученые только начинают осознавать масштабы горизонтального переноса генов. Согласно гипотезе, без этого были бы невозможны быстрая эволюция, адаптация к меняющимся условиям ранней Земли, возникновение всего за четыре миллиарда лет многоклеточных организмов и в итоге — человека. Источник

Читайте также: Вершина пищевой цепи: ученые объяснили, почему люди превратились в хищников

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here