Горизонтальный обмен генами вместо секса

[macroevolution]

Статья, важная для понимания происхождения и эволюции полового размножения. Некоторых выводов, которые в ней сделаны, я, можно сказать, ждал с нетерпением. К сожалению, по техническим причинам я не могу сейчас подробно комментировать.  

У организмов, размножающихся половым путем, гены родителей перемешиваются в геноме потомства. Это позволяет естественному отбору работать не с целыми геномами, а с отдельными генами, поддерживая удачные варианты и отбраковывая неудачные. Считалось, что у бактерий отбор работает в основном на уровне целых геномов, что намного менее эффективно. Теоретически, горизонтальный обмен генами может отчасти заменить бактериям половое размножение. Однако было неясно, в какой степени это характерно для природных популяций микробов. Изучив две близкородственные популяции морских бактерий, недавно начавших приспосабливаться к разным нишам, американские биологи пришли к выводу, что адаптивная эволюция бактерий идет за счет распространения отдельных генов, а не целых геномов, то есть так же, как у организмов, размножающихся половым путем. Из этого следует, что в ходе адаптации к новым условиям горизонтальный генетический обмен успешно заменяет бактериям половое размножение.

Юзеры pxeno и palmikko, это вам будет интересно ;) 
Выводы, которые хотелось бы подчеркнуть:

стало ясно, что генетический обмен между близкородственными микробами (представителями одной и той же популяции) идет очень активно, обеспечивая интенсивную рекомбинацию и, фактически, выполняя ту же функцию, что и половой процесс у высших организмов. При этом важную роль играет гомологичная рекомбинация, благодаря которой заимствованные гены не столько добавляются к уже имеющимся, сколько заменяют собой свои «старые версии», присутствующие в геноме реципиента (...)

В-третьих, повышенная частота внутрипопуляционного ГГО по сравнению с межпопуляционным говорит о том, что у бактерий, приспосабливающихся к разным экологическим нишам, формируется частичная репродуктивная изоляция — совсем как у высших организмов в процессе симпатрического видообразования. Эта изоляция, по-видимому, основана не только на том, что микробы с разными адаптациями живут в разных местах и поэтому редко встречаются, но и на том, что по мере накопления нуклеотидных различий снижается вероятность гомологичной рекомбинации (...) У прокариот, как и у высших организмов, могут существовать частично изолированные друг от друга популяционные генофонды. Что же касается многочисленных известных нам случаев ГГО между неродственными группами микробов, то они, возможно, представляют собой лишь вершину айсберга — легко обнаруживаемый и имеющий порой очень важные эволюционные последствия, но все-таки относительно редкий побочный эффект способности микробов регулярно обмениваться генами со своей ближайшей родней.

Comments

[gorynych-zmei.livejournal.com]

Вроде бы, это не есть большая новость?
То есть, лет 20 или чуть меньше назад, когда я подвизался рядом с молекулярными генетиками, это казалось очевидным объяснением большой скорости эволюции на ранних стадиях?

[macroevolution.livejournal.com]

А можно чуть подробнее? Что именно не новость? что казалось? только казалось или было показано экспериментально?

[gorynych-zmei.livejournal.com]

Пан профессор, не так быстро!
Я, простой лишённый экспериментальных данных инженер-физик, мирно наводил математику на их обильные, не очень точные эксперименты с протеазными смесями, и тихо внимал учёным беседам.
Про эксперимент, - тем более на двух близкородственных популяциях, - речи тогда не было. Насколько я помню.
Это Вы мне ответьте: описываемая Вами работа - первая в своём роде, или же одна из потока?

[freedom_of_sea.livejournal.com]

вероятно, такой грубый обмен генами вызывает высокую летальность и применяется реже.

[pogorily.livejournal.com]

>Юзеры [info]pxeno и [info]palmikko, это вам будет интересно ;)

Спасибо. Мне тоже очень интересно.

С одно стороны, вполне очевидные, по идее, механизмы, вытекающие из принципов дарвиновской эволюции.

С другой стороны - не настолько это очевидно, т.к. жизнь сплошь и рядом выбирает весьма извилистые, нетривиальные пути. В общем по той же причине, по которой у русел рек есть извивы - вода в каждой точке потока течет вниз по уклону почвы, в результате может быть крюк в тысячу километров потому, что небольшой местный подъем не дает прямо преодолеть небольшой отрезок (с руслами рек я несколько упрощаю, но принцип верен).

Так что полезная информация.

[wormball.livejournal.com]

А как там ваша обещанная работа на тему полового размножения как равновесия Нэша в обмене генами? Очень хочется ознакомиться хотя бы с идеей.

[to-iurij.livejournal.com]

весьма любопытно.

[bingom.livejournal.com]

с точки зрения возможности приобретения микроорганизмами резистентности к антибиотикам - очень невеселые выводы.

[palmikko.livejournal.com]

Хорошая статья, спасибо большое!
Ну для меня она скорее из серии "что уже давно сформировалось как ощущение и наконец-то доказали")

[agnose.livejournal.com]

Это просто ужасно! Нам когда-то в школе говорили, что бактерии медленно эволюционировали, потому что у них полового размножения нету. А как половое размножение появилось, так эволюция резко ускорилась. Теперь возникает вопрос: а чем бактерии занимались почти три миллиарда лет? Почему многоклеточные не возникли ещё в архейской эре?

[macroevolution.livejournal.com]

Кто бы знал, чем они занимались. Ну, симбиоз налаживали, бактериальные маты всякие создавали. В конце концов наладили и изобрели эукариотическую клетку, и тогда дело пошло. А почему нет настоящей многоклеточности на прокариотной основе (хотя были попытки - у миксококков, у актиномицетов), тут можно только гадать и какие-то самые общие соображения высказывать.