Братоубийство как способ присвоения чужой наследственной информации?

[macroevolution]

"Братоубийством" (фратрицидом) назвали явление, обнаруженное у стрептококков, которые в определенных условиях убивают токсинами других стрептококков (безвыборочно, в том числе и представителей того же штамма, генетически неотличимых от убийц), а затем поглощают ДНК, высвободившуюся из разрушенных клеток, и встраивают фрагменты чужих хромосом в свой геном.

Теперь аналогичное явление найдено у холерных вибрионов, которые используют для убийства собратьев удивительную молекулярную машинку - "секреторную систему типа VI". Она представляет собой не что иное, как ножку бактериофага, развернутую в обратную сторону. Бактериофаг использует этот белковый комплекс для протыкания клеточной стенки бактерии и впрыскивания в жертву своей ДНК. Бактерии, "одомашнившие" этот набор вирусных генов, используют систему для протыкания оболочки других клеток (бактериальных или эукариотических) и введения туда различных "эффекторов" (например, токсинов).



Бактериофаг (слева) и секреторная система типа VI.

Как и стрептококки, вибрионы поглощают фрагменты ДНК убитых сородичей и встраивают  их в свой геном. Более того, у вибрионов даже обнаружена единая регуляция генов, ответственных за построение секреторной системы типа VI и за поглощение чужой ДНК.

Подробнее на "Элементах"

При всей соблазнительности идеи о том, что бактерии могут убивать сородичей, чтобы поживиться их наследственной информацией, мне кажется, всех выгод ГПГ недостаточно для развития такой адаптации. Скорее всего, в основе развития адаптации - борьба с конкурентами и каннибализм (ДНК заглатывается прежде всего как пища, на запчасти-нуклеотиды), а эпизодический ГПГ в этой ситуации - лишь побочный эффект. А вы как думаете? Может ли развиться под действием Е.О. способность к убийству соседей и заглатыванию их ДНК, если единственной выгодой от этого является шанс встроить чужой аллель себе в геном?

Comments

[cmpax-u-pagocmb.livejournal.com]

И как похищение чужих генов соотносится с теорией "эволюции генов" Доккинза?

Вместо того, чтобы реплицировать себя, организм начинает реплицировать чужие гены.

[ichthuss]

Ну вот если вы надумаете реплицироваться, то вы будете реплицировать чужие гены. Зачем оно вам?

[cmpax-u-pagocmb.livejournal.com]

Ну я-то по-другому реплицироваться не смогу, а бактерия-то может.

[ichthuss]

А почему вы по-другому не можете? Случайно?

[cmpax-u-pagocmb.livejournal.com]

Может лучше ответите вместо того, чтобы спрашивать?

[ichthuss]

А я уж думал, все читатели этого журнала в курсе. Ну ок, повторю то, что автор говорил многократно: горизонтальный перенос генов, и половое размножение как его высшая форма, выгодны тем, что позволяют случайным образом комбинировать различные гены, и, таким образом, осуществлять отбор удачных и неудачных мутаций на уровне отдельных генов, а не целых геномов. Например, без этого процесса две удачные мутации, возникшие у разных организмов, никогда не совместятся в рамках одного, и наоборот, неудачная мутация, возникшая в организме с полезной мутацией, будет всегда её отягощать (с поправкой на вероятность обратной мутации).

[cmpax-u-pagocmb.livejournal.com]

Я с этим согласен. Для прокариотов горизонтальный перенос генов - хороший заменитель полового размножения.

Но тогда эволюционной единицей следует считать популяцию, а не индивидуальные гены (как считает Доккинз).

Тот же Марков пару месяцев назад говорил, что эусоциальность у пчёл обусловлена особенностями наследования индивидуальных генов, когда сёстры генетически ближе, чем родители-дети.
Из этого я сделал вывод, что он разделяет концепцию Доккинза.
А теперь он рассказывает про технологию горизонтального переноса, которая концепции Доккинза противоречит.

[levgilman.livejournal.com]

Докинз хорошо объясняет одну сторону эволюции и непомерно задвигает остальные.
Но большинство отрицающих Докинза - не переросли его, а не доросли: не понимают именно ту сторону, которую он хорошо объясняет.

[cmpax-u-pagocmb.livejournal.com]

Я не отрицаю, я пытаюсь разобраться.

Его теория - она слишком фундаментальна, чтобы считать её "стороной эволюции".

Ведь если нуклеотиды на заре возникновения жизни объединились в содружество для коллективной репликации, то это действительно должно быть общим для всех современных организмов. Но оно явно не так.

Вы сами-то как считаете, элементарная единица эволюции это "популяция нуклеотидов" одного организма или популяция организмов?

[levgilman.livejournal.com]

Ничего не понял из Ваших формулировок.
Особенно загадочно, чтО "должно быть общим для всех современных организмов. Но оно явно не так".

Что касается "элементарной единицы эволюции", то тут мне к Докинзу нечего добавить, другое дело - что на мой взгляд, он недооценивает значение не-элементарных единиц, актов и факторов.

Вообще "теория Докинза" - неправильное обозначение, Докинз ничего не открыл (и не претендует на это), он лишь популяризировал тривиальный (но трудный для понимания) вывод из современного знания.

[ins0mnis.livejournal.com]

Ну его гены тоже выигрывают, если получена полезная мутация.

[cmpax-u-pagocmb.livejournal.com]

Как бы есть содружество генов, которые выбивают случайного товарища и меняют его на другого.

И если русская рулетка сработает, команде будет хорошо.

Как бы набор генов = аналог популяции, только на микроуровне; группа генов дружной компанией эволюционирует, добавляя разные полезные функции (=гены) в свою команду.

Вроде всё гладко, но...

Прокариоты могут себе это позволить лишь потому, что производят тьму идентичных организмов.
Одна бактерия прихватит этот ген.
Другая тот.
Глядишь - кто-то прихватит что-то удачное наугад.

То есть всё равно от популяции организмов нам никуда не уйти.

Если бы бактерия была одна, ей было бы невыгодно менять наугад гены - слишком велик риск погореть.

А если их миллион и скоро 99% всё равно умрёт - почему бы не попробовать.

[levgilman.livejournal.com]

Вы правильно описали, но это и есть докинзовский принцип, только применённый к необычному для Докинза материалу.
Необычно, во-первых, то, что механизм изменения наследственности (уж не знаю, можно ли в данном случае назвать это мутагенезом) является признаком, по которому ведётся отбор; во-вторых, тут огромный клон, конкуренция внутри которого - игра с нулевой суммой (если игроком считать особь).
Главное - как обычно: поведение, кодируемое некоторым аллелем, максимизирует успех данного аллеля, ценой ущерба для конкретного экземпляра; особенность - в том, что цена жизни экземпляра необычайно мала: не только из-за количества этих экземпляров, но и потому, что проигрыш отдельной особи высвобождает ресурс для остальных без издержек транзакции (не совсем так: гибель, сильное отставание в размножении - да; а вот успех внутри популяции в сочетании со снижением успешности дальнейших заражений - недостаток, который должен выбраковываться отбором).

[pogorily.livejournal.com]

Это можно рассматривать и с другой стороны.
С позиции чужого гена это средство его распространения.