Θεωρία της εξέλιξης υπό απειλή - οι μεταλλάξεις στο DNA δεν είναι ατύχημα

Σύμφωνα με τον Δαρβινισμό, οι μεταλλάξεις δεν μπορούν να έχουνσυγκεκριμένο στόχο ή σχέδιο. Με άλλα λόγια, πρέπει να συμβούν τυχαία, και μετά μπαίνει στο παιχνίδι η φυσική επιλογή. Οι οργανισμοί που είναι προσαρμοσμένοι στο περιβάλλον τους παραμένουν ζωντανοί και αναπτύσσονται και αυτοί που δεν είναι προσαρμοσμένοι, αντίστοιχα, πεθαίνουν. Έτσι, οι τυχαίες μεταλλάξεις αποτελούν τη βάση της θεωρίας της εξέλιξης, την οποία γνωρίζουμε από το σχολείο. Ωστόσο, μια πρόσφατη μελέτη έθεσε εν μέρει αυτή τη θεωρία υπό αμφισβήτηση, επειδή αποδεικνύει ότι οι μεταλλάξεις δεν μπορούν να είναι εντελώς τυχαίες. Οι επιστήμονες κατέληξαν σε αυτό το συμπέρασμα μελετώντας ένα κοινό ζιζάνιο στην άκρη του δρόμου που ονομάζεται κάρδαμο (Arabidopsis thaliana). Όπως αποδείχθηκε, το φυτό εμποδίζει την αλλαγή των γονιδίων που είναι σημαντικά για αυτό, αλλά ταυτόχρονα αφήνει άλλα μέρη του γονιδιώματος «ανοιχτά» για αλλαγές.

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι οι μεταλλάξεις του DNA έχουν ένα συγκεκριμένο μοτίβο

Το περιεχόμενο

• 1 Γιατί συμβαίνουν μεταλλάξεις του DNA στα κύτταρα
• 2 Τύποι μεταλλάξεων
• 3 Μοτίβο μεταλλάξεων DNA
• 4 Πώς λειτουργεί το σύστημα γονιδιακής προστασίας έναντι μεταλλάξεων;

Γιατί συμβαίνουν μεταλλάξεις του DNA στα κύτταρα;

Δεν μπορεί να ειπωθεί ότι η μελέτη δημοσιεύτηκεστη δημοσίευση Nature διαψεύδει τη θεωρία της εξέλιξης. Η τυχαιότητα, σύμφωνα με τους επιστήμονες, εξακολουθεί να παίζει ρόλο. Ωστόσο, η διαδικασία μετάλλαξης μπορεί στην πραγματικότητα να είναι πολύ πιο περίπλοκη από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως.

Η πιθανότητα τυχαίων σφαλμάτων είναι μεγάλη.Επιπλέον, σύμφωνα με τους επιστήμονες, κατά μέσο όρο, αυτό το εύθραυστο μόριο σε ένα κύτταρο καταστρέφεται καθημερινά από 1.000 έως 1 εκατομμύριο φορές. Επιπλέον, σφάλματα στο DNA μπορούν να συμβούν κατά τη διαδικασία αντιγραφής όταν το κύτταρο διαιρείται. Γιατί όμως δεν μεταλλάσσουμε συνεχώς σε αυτή την περίπτωση;

Τα κύτταρα DNA έχουν μηχανισμούς που εξαλείφουν τα σφάλματα στο DNA

Ευτυχώς το σώμα έχει μηχανισμούςπου εξουδετερώνουν τη βλάβη σε αυτό το σημαντικό μόριο. Τα κύτταρα έχουν πολύπλοκους μηχανισμούς που εντοπίζουν σφάλματα και τα διορθώνουν. Έτσι, τα κύτταρα εργάζονται συνεχώς για να διατηρήσουν το DNA στη σωστή μορφή.

Από την άλλη, αν λειτουργούσαν αυτοί οι μηχανισμοίΣτην ιδανική περίπτωση, οι μεταλλάξεις δεν θα συνέβαιναν καθόλου. Και έτσι η εξέλιξη θα ήταν αδύνατη. Όμως, οι πρωτεΐνες που είναι υπεύθυνες για την εύρεση και τη διόρθωση σφαλμάτων στο DNA δεν κάνουν τέλεια τη δουλειά τους. Ως εκ τούτου, μερικές φορές παραμένουν σφάλματα ζημιάς και αντιγραφής, γεγονός που οδηγεί σε μεταλλάξεις.

Τύποι μεταλλάξεων

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, όλες οι μεταλλάξεις χωρίζονται σε δύοοι κύριοι τύποι είναι οι σωματικοί, που δεν μεταδίδονται στους απογόνους και οι λεγόμενοι εμβρυϊκοί. Όπως μπορείτε να μαντέψετε, το τελευταίο μπορεί να κληρονομηθεί. Για παράδειγμα, ένας καρκινικός όγκος, που είναι μεταλλαγμένο κύτταρο, δεν κληρονομείται. Αλλά η αλλαγή στα γονίδια αντανακλάται καλά στους απογόνους.

Έτσι είναι οι βλαστικές μεταλλάξειςκινητήρια δύναμη της εξέλιξης, η οποία επιτρέπει στη φυσική επιλογή να λειτουργήσει. Εάν η μετάλλαξη είναι επιτυχής, βοηθώντας τον οργανισμό να επιβιώσει, παραμένει και μεταδίδεται από γενιά σε γενιά. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα για το τι είναι οι μεταλλάξεις και πώς διαφέρουν εδώ.

Το νεροκάρδαμο προστατεύει σημαντικά γονίδια από μεταλλάξεις

Το πρότυπο των μεταλλάξεων του DNA

Για να μάθετε αν οι μεταλλάξεις συμβαίνουν τυχαία,οι συγγραφείς της εργασίας αποφάσισαν να μελετήσουν πόσο ομοιόμορφα εμφανίζονται σε γονιδιακές και μη γονιδιακές περιοχές DNA στο γονιδίωμα του νεροκάρδαμου. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτό το φυτό είναι εξαιρετικό για μελέτη, καθώς το γονιδίωμά του περιέχει περίπου 120 εκατομμύρια ζεύγη βάσεων και όχι δισεκατομμύρια, όπως, για παράδειγμα, στους ανθρώπους. Αυτό απλοποιεί την αλληλουχία του φυτικού DNA.

Οι επιστήμονες παρατήρησαν αλλαγές στο γονιδίωμα ενός φυτούγια πολλά χρόνια. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, έχουν καλλιεργηθεί εκατοντάδες μονάδες νεροκάρδαμου πολλών γενεών. Ταυτόχρονα, ανέλυσαν την αλληλουχία πάνω από μιάμιση χιλιάδες γονιδιώματα. Ως αποτέλεσμα, κατάφεραν να εντοπίσουν περισσότερες από ένα εκατομμύριο μεταλλάξεις. Ωστόσο, η ανάλυση έδειξε ότι στο τμήμα του γονιδιώματος που είναι υπεύθυνο για σημαντικά γονίδια, υπάρχουν πολύ λιγότερες μεταλλάξεις από ό,τι σε μη γονιδιακές περιοχές.

«Πιθανότατα, σε άλλους οργανισμούς, οι γενετικές μεταλλάξεις δεν είναι επίσης τυχαίες», λέει ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Γκρέι Μονρόε, συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Ντέιβις.

Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν ότιυπάρχει ένας προστατευτικός μηχανισμός που αποτρέπει δυνητικά επικίνδυνες αλλαγές στο γονιδίωμα. Οι αλλαγές στα γονίδια που είναι υπεύθυνα για ζωτικές διαδικασίες είναι πιθανό να προκαλέσουν αρνητικές συνέπειες που μπορεί να οδηγήσουν σε ασθένεια ή ακόμα και θάνατο, λένε οι επιστήμονες. Επομένως, τα ιδιαίτερα σημαντικά γονίδια είναι τα λιγότερο επιρρεπή σε αλλαγές.

Η προστασία από μεταλλάξεις μπορεί να αποτρέψει τον καρκίνο

Πώς λειτουργεί το σύστημα προστασίας των γονιδίων από μεταλλάξεις;

Στο πλαίσιο περαιτέρω έρευνας, οι συγγραφείς της εργασίαςκατάφερε να ανακαλύψει πώς λειτουργεί ο μηχανισμός προστασίας του DNA από αλλαγές. Τα πιο σημαντικά γονίδια στέλνουν συγκεκριμένα σήματα στις πρωτεΐνες επιδιόρθωσης του DNA. Η σηματοδότηση γίνεται μέσω των ιστονών, δηλαδή των πρωτεϊνών από τις οποίες το DNA σχηματίζει χρωμοσώματα.

Σημαντικές περιοχές γονιδίων βρίσκονται γύρω από τις ιστόνες,με ορισμένες χημικές ετικέτες. Όπως προτείνουν οι επιστήμονες, αυτά τα σημάδια είναι τα ίδια τα σήματα που συμβάλλουν στη σταθερότητα του DNA σε αυτές τις περιοχές.

Στο κανάλι μας Yandex.Zen θα βρείτε ακόμα πιο συναρπαστικά υλικά που δεν έχουν δημοσιευτεί στον ιστότοπο.

Τα αποτελέσματα της έρευνας ενδέχεται στη συνέχειαχρήσιμο στην ιατρική. Εάν οι άνθρωποι μάθουν να προστατεύουν ορισμένες περιοχές του DNA από μεταλλάξεις, θα είναι δυνατό, για παράδειγμα, να αποτραπεί η ανάπτυξη καρκινικών όγκων. Ωστόσο, χρειάζονται ακόμη περισσότερες μελέτες σε ζώα για να επαληθευτεί τελικά η ορθότητα αυτής της θεωρίας. Λοιπόν, στο τέλος, επιτρέψτε μου να σας υπενθυμίσω ότι πρόσφατα οι επιστήμονες ανακάλυψαν έναν άλλο παράγοντα που επηρεάζει τις μεταλλάξεις - αυτός είναι η βαρύτητα. Όπως αποδείχθηκε, οι μεταλλάξεις συμβαίνουν πιο γρήγορα στην έλλειψη βαρύτητας.