Ученые доказали, что мутации в ДНК возникают неслучайным образом. Это позволяет иначе взглянуть на теорию эволюции Дарвина. Результаты исследования, проведенного биологами из Калифорнийского университета в Дэвисе (США) и Института биологии развития им. Макса Планка (Германия), опубликованы в журнале Nature.
Мутации ДНК могут возникать в случае повреждения молекулы, которое не было устранено. Согласно общепринятой теории, мутации в ДНК появляются случайным образом. Благодаря естественному отбору, в свою очередь, выживают только те организмы, мутации которых пошли им на пользу. Но так ли это на самом деле?
Группа биологов задалась вопросом: появляются ли мутации исключительно случайно, или нет. Для этого исследователи изучали резуховидку Таля (Arabidopsis thaliana). Это растение считается модельным, так как его геном довольно мал и содержит всего 120 млн пар оснований (для сравнения, в геноме человека 3 млрд пар оснований). В течение трех лет ученые выращивали резуховидку Таля и секвенировали ДНК образцов. В лабораторных условиях, в отличие от природы, выживали даже дефектные растения, что позволяло отслеживать практически все мутации.
Секвенирование сотен выращенных образцов резуховидки Таля выявило более миллиона мутаций в ДНК этого растения. Однако эти мутации следовали неслучайному паттерну, что удивило биологов. Как оказалось, в геноме растения были участки, в которых редко бывали мутации. Эти участки содержали жизненно важные гены, отвечающие за клеточный рост и экспрессию генов. Ученые предположили, что эти участки ДНК ввиду их важности были хорошо защищены — в них хорошо работала система репарации, то есть устранения мутаций.
Исследователи также обнаружили, что можно попытаться предсказать, какие гены склонны к мутациям, а какие — нет. Все из-за того, что ДНК для компактизации наматывается на разные белки. Это открытие очень важно для разных сфер человеческой деятельности. Например, понимание формирования генетического разнообразия поможет лучше выводить культуры растений. Кроме того, полученные результаты могут помочь в разработке лекарств от заболеваний, вызываемых мутациями, в том числе рака.
«Наше исследование достаточно полно показало, чем определяются паттерны естественного генетического многообразия. Эти результаты должны вдохновить новые теоретические и практические исследования роли мутаций в эволюции», — заметил Грей Монро, главный автор исследования из Калифорнийского университета в Дэвисе.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
