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 04:46 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
Date: 2015-06-24 07:25 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 07:34 pm (UTC)И тут надо учитывать еще вот какой момент: супергеномные организмы >200 гигабаз, быть может, и возможны - но будут сверхмедленно размножаться.
no subject
Date: 2015-06-24 07:35 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 07:49 pm (UTC)Если судить по другим опытам, кстати, оне тотчас начнут от лишнего избавляться.
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
Date: 2015-06-24 05:24 pm (UTC)Я тут как раз на днях задумался о том, какие научно-фантастические идеи, еще не заезженные, можно извлечь из современной биологии.
no subject
Date: 2015-06-24 06:01 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 06:03 pm (UTC)И, честно говоря, воображаемый организм с геномом в 140 миллионов генов меня заинтересовал больше.
no subject
Date: 2015-06-24 07:18 pm (UTC)Наинизшая частота мутаций у существующих организмов: примерно 10^-10 на клеточное деление. Т.е. полезный геном больше 10 гигабаз перестал бы существовать после первого же деления :(
(no subject)
From:(no subject)
From:(no subject)
From:no subject
Date: 2015-06-24 07:08 pm (UTC)А тут другая идея - попытаться не допускать появления мутантов на свет (хотя бы тех мутаций, которые уже изучены и признаны вредными).
no subject
Date: 2015-06-24 06:07 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-27 01:44 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-27 01:51 pm (UTC)(no subject)
From:no subject
Date: 2015-06-24 07:03 pm (UTC).
Любая идея создать людей с НОВЫМИ, несуществующими в природе генами неизбежно будет натыкаться на жесточайшее сопротивление. Во-первых: никто не может заранее предугадать все последствия - а ставить опыты на людях неэтично (в сущности, это были бы опыты на детях). Во-вторых: зачем нужны такие сложности, если и с существующими генами люди более-менее способны быть счастливыми - при подходящих условиях, которые можно создавать другими методами?
А вот отбор генов уже существующих - другое дело. Непредсказуемых последствий быть не должно (по крайней мере, при понимании общих принципов, которые можно изучать на животных). Каждый шаг такого отбора мог бы случиться и естественным путем (и случается). А цель - избавить людей от врожденных болезней и недостатков, калечащих жизнь; иными путями она почти недостижима.
И ничто не мешает вначале опробовать эту идею на мышах. Так что - будем ждать:)
no subject
Date: 2015-06-24 07:31 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 07:32 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-24 08:00 pm (UTC)no subject
Date: 2015-06-25 11:41 pm (UTC)(no subject)
From:no subject
Date: 2015-06-24 07:23 pm (UTC)