Эволюция размера генома
Jun. 24th, 2015 07:59 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
macroevolutionОчень интересная и обстоятельная статья на "Элементах" про эволюцию размера генома и C-value paradox.
Геномы хвостатых амфибий с самого начала были большими
Вообще обратите внимание на статьи Сергея Ястребова на "Элементах" - прекрасная работа, по-моему!
Только я бы еще обязательно упомянул теорию Майкла Линча о том, что одним из важных факторов, влияющих на эволюцию размера генома, является численность популяции, которая, в свою очередь, связана обратной зависимостью с размером организма:
"Complete genomic sequences from diverse phylogenetic lineages reveal notable increases in genome complexity from prokaryotes to multicellular eukaryotes. The changes include gradual increases in gene number, resulting from the retention of duplicate genes, and more abrupt increases in the abundance of spliceosomal introns and mobile genetic elements. We argue that many of these modifications emerged passively in response to the long-term population-size reductions that accompanied increases in organism size. According to this model, much of the restructuring of eukaryotic genomes was initiated by nonadaptive processes, and this in turn provided novel substrates for the secondary evolution of phenotypic complexity by natural selection. The enormous long-term effective population sizes of prokaryotes may impose a substantial barrier to the evolution of complex genomes and morphologies."
Как правило, встраивание очередной копии мобильного элемента или еще какого-нибудь ненужного фрагмента в геном - это мутация с очень-очень слабым вредным эффектом. Чем выше эффективная численность популяции, тем эффективнее отбор препятствует накоплению таких мутаций. Поэтому у многоклеточных эукариот (большой размер организма, и соответственно, меньше численность и слабее очищающий отбор) мусора в геноме больше, чем у одноклеточных и в особенности прокариот, у которых численность популяций громадная. Но это, конечно, тоже не всеобъемлющее объяснение, а лишь один из факторов!
Геномы хвостатых амфибий с самого начала были большими
Вообще обратите внимание на статьи Сергея Ястребова на "Элементах" - прекрасная работа, по-моему!
Только я бы еще обязательно упомянул теорию Майкла Линча о том, что одним из важных факторов, влияющих на эволюцию размера генома, является численность популяции, которая, в свою очередь, связана обратной зависимостью с размером организма:
"Complete genomic sequences from diverse phylogenetic lineages reveal notable increases in genome complexity from prokaryotes to multicellular eukaryotes. The changes include gradual increases in gene number, resulting from the retention of duplicate genes, and more abrupt increases in the abundance of spliceosomal introns and mobile genetic elements. We argue that many of these modifications emerged passively in response to the long-term population-size reductions that accompanied increases in organism size. According to this model, much of the restructuring of eukaryotic genomes was initiated by nonadaptive processes, and this in turn provided novel substrates for the secondary evolution of phenotypic complexity by natural selection. The enormous long-term effective population sizes of prokaryotes may impose a substantial barrier to the evolution of complex genomes and morphologies."
Как правило, встраивание очередной копии мобильного элемента или еще какого-нибудь ненужного фрагмента в геном - это мутация с очень-очень слабым вредным эффектом. Чем выше эффективная численность популяции, тем эффективнее отбор препятствует накоплению таких мутаций. Поэтому у многоклеточных эукариот (большой размер организма, и соответственно, меньше численность и слабее очищающий отбор) мусора в геноме больше, чем у одноклеточных и в особенности прокариот, у которых численность популяций громадная. Но это, конечно, тоже не всеобъемлющее объяснение, а лишь один из факторов!
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2015-06-24 04:04 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 04:05 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 04:10 pm (UTC)но при этом у ряда одноклеточных эукариот с большущей численностью популяций геномы намного больше человеческого
no subject
Date: 2015-06-24 04:14 pm (UTC)Если Линч прав, то следует ожидать, что протисты с очень большими геномами в среднем должны иметь меньшую численность популяции, чем протисты с маленькими геномами.
no subject
Date: 2015-06-24 04:26 pm (UTC)Интересно было бы посчитать с хорошей выборкой. Но, просто вспоминая многочисленные цветения в воде, вызванные такими большегеномными одноклеточными, гипотеза вызывает сомнения.
no subject
Date: 2015-06-24 07:17 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 07:19 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 04:46 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 04:56 pm (UTC)В такой геном теоретически можно напихать 130-140 миллионов белок-кодирующих генов (если плотность упаковки сделать максимальную, как у бактерий). Однако в действительности у живых существ число работающих и важных генов (утрата которых снижает приспособленность) не выходит за пределы десятков тысяч. У человека - примерно 20000. Почему? Потому что чем больше становится осмысленная часть генома, тем труднее отбору очищать его от постоянно возникающих вредных мутаций. При слишком большом размере осмысленной части генома неизбежно происходит вырождение.
no subject
Date: 2015-06-24 04:59 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 05:00 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 05:09 pm (UTC)(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2015-06-24 05:13 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 05:22 pm (UTC)А еще на похожую тему Кондрашов говорил на лекции: у каждого человека в геноме примерно 1300 (не помню точно число, но порядок такой) слабовредных мутаций. Причем дисперсия по этому показателю невелика. То есть можно, если постараться, найти человека, у которого только 1100 вредных мутаций. Или даже 950. А вот человека, у которого, скажем, меньше 700 слабовредных мутаций, просто не существует в природе. Не говоря уж о человеке с "чистым" геномом, совсем без генетического груза. Мы можем только гадать, как выглядел бы такой человек!
(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2015-06-24 07:23 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 05:53 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 07:13 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 08:13 pm (UTC)Поэтому хвостатые земноводные живут практически исключительно в холодных районах (высокоширотных или горных), где обмен веществ неизбежно замедлен у холоднокровных животных.
Противоположный случай - летающие птицы с их сверхбыстрым обменом веществ. Причем у них еще и размер эритроцитов завязан на геном. Решить последнюю проблему удалось лишь млекам, и у них геномы больше. Кстати, это объясняет, почему и у млеков размер эритроцитов коррелирует с размером генома - чем меньше окружающие клетки-потребители, тем меньше должен быть и диаметр капилляра (и эритроцитов), иначе капилляры не смогут подходить достаточно близко к каждой клетке и диффузия от капилляра станет "узким местом".
no subject
Date: 2015-06-24 08:22 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 08:24 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 08:35 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 08:38 pm (UTC)(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2015-06-25 01:55 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-25 02:55 pm (UTC)(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:Эволюция размера генома
Date: 2015-06-26 05:18 pm (UTC)