Οι σκοτεινές περιοχές του γονιδιώματος μπορεί να επηρεάσoυν την εξέλιξη νέων ειδών

Η γενετική “σκοτεινή ύλη” μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνιση νέων ειδών, σύμφωνα με νέα έρευνα. Αυτά τα μακρά, επαναλαμβανόμενα τμήματα του γονιδιώματος, που ονομάζονται δορυφορικό DNA, μπορεί τελικά να αποτρέψουν τα ασύμβατα ζώα από το ζευγάρωμα, μπερδεύοντας τα χρωμοσώματα στα υβριδικά μωρά τους, σύμφωνα με τη μελέτη. Και αν τα ζώα από διαφορετικούς πληθυσμούς δεν μπορούν να ζευγαρώσουν, θα αποκλίνουν με την πάροδο του χρόνου, οδηγώντας στην ποικιλομορφία.

Μόλις το 1% των 3 δισεκατομμυρίων γραμμάτων, ή νουκλεοτιδίων, στο ανθρώπινο γονιδίωμα δημιουργεί τις πρωτεΐνες που καθορίζουν χαρακτηριστικά όπως το χρώμα των ματιών και το ύψος.

Άλλα τμήματα του DNA μπορεί να λένε στον οργανισμό πόσα αντίγραφα μιας πρωτεΐνης πρέπει να παράγει ή να ενεργοποιούν ή να απενεργοποιούν γονίδια σε διαφορετικούς ιστούς, μεταξύ άλλων λειτουργιών. Ωστόσο, σχεδόν το 10% του ανθρώπινου γονιδιώματος αποτελείται από μακρά, επαναλαμβανόμενα τμήματα δορυφορικού DNA που, για πολλά χρόνια, οι επιστήμονες δεν πίστευαν ότι έκαναν κάτι ιδιαίτερο, δήλωσε ο συν-συγγραφέας της μελέτης Madhav Jagannathan, επίκουρος καθηγητής στο Ινστιτούτο Βιοχημείας του ETH της Ζυρίχης στην Ελβετία.

«Οι επαναλήψεις του δορυφορικού DNA ήταν άφθονες στα είδη και παρατηρήθηκαν ευρέως στους ευκαρυώτες» (μορφές ζωής με κυτταρικό πυρήνα), δήλωσε ο Jagannathan στο Live Science. «Παρά το γεγονός αυτό, απορρίφθηκαν σε μεγάλο βαθμό ως άχρηστο DNA».

Ωστόσο, σε μια μελέτη του 2018, ο Jagannathan, ο οποίος ήταν τότε στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ), και ο πρώην μεταδιδακτορικός του σύμβουλος, ο βιολόγος Yukiko Yamashita, επίσης στο ΜΙΤ, ανακάλυψαν ότι κάποιο από αυτό το DNA εξυπηρετεί έναν κρίσιμο σκοπό: οργανώνει το DNA μέσα στον πυρήνα ενός κυττάρου. Η εν λόγω μελέτη διαπίστωσε ότι ορισμένες πρωτεΐνες αρπάζουν μόρια DNA και τα οργανώνουν σε πυκνά συσκευασμένες δέσμες χρωμοσωμάτων που ονομάζονται χρωμοκέντρα. Το δορυφορικό DNA, διαπίστωσαν οι ερευνητές, «υπαγορεύει» σε αυτές τις αρπακτικές πρωτεΐνες πώς να συσσωρεύουν και να οργανώνουν τα χρωμοσώματα.

(MDPI)

Στη νεότερη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 24 Ιουλίου στο περιοδικό «Molecular Biology and Evolution», οι Jagannathan και Yamashita βρήκαν έναν άλλο ρόλο για το δορυφορικό DNA: την προώθηση της ποικιλομορφίας. Η ομάδα διερευνούσε τη γονιμότητα στο είδος της καρποφόρας μύγας Drosophila melanogaster. Όταν οι ερευνητές διέγραψαν ένα γονίδιο που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη η οποία ονομάζεται prod και συνδέεται με το δορυφορικό DNA για να σχηματίσει χρωμοκέντρα, τα χρωμοσώματα των μυγών διασκορπίστηκαν έξω από τον πυρήνα. Χωρίς την ικανότητα σωστής οργάνωσης των χρωμοσωμάτων, οι μύγες πέθαναν.

Αυτό ήταν συναρπαστικό, δήλωσε ο Jagannathan, επειδή η διαγραμμένη πρωτεΐνη είναι μοναδική στην D. melanogaster. Αυτό σήμαινε ότι αυτές οι ταχέως εξελισσόμενες αλληλουχίες δορυφορικού DNA πρέπει επίσης να έχουν ταχέως εξελισσόμενες πρωτεΐνες που συνδέονται με αυτές.

Για να δοκιμάσει αυτή την ιδέα, ο Jagannathan συνέζευξε θηλυκά D. melanogaster με αρσενικά ενός διαφορετικού είδους, της Drosophila simulans. Όπως αναμενόταν, τα υβρίδια δεν έζησαν πολύ. Όταν οι ερευνητές εξέτασαν τα κύτταρα των μυγών, είδαν παραμορφωμένους πυρήνες με DNA διάσπαρτο σε όλα τα κύτταρα, όπως ακριβώς είχαν δει όταν είχαν διαγράψει την πρωτεΐνη prod σε προηγούμενα πειράματα.

Γιατί όμως αυτό σημαίνει ότι το δορυφορικό DNA θα μπορούσε να οδηγήσει στην ποικιλομορφία; Η ομάδα υποψιάζεται ότι, αν το δορυφορικό DNA εξελίσσεται γρήγορα και δύο πλάσματα φτιάχνουν διαφορετικές πρωτεΐνες δέσμευσης δορυφορικού DNA, δεν θα παράγουν υγιείς απογόνους. Καθώς οι πρωτεΐνες δέσμευσης του χρωμοκέντρου και τα τμήματα δορυφορικού DNA εξελίσσονται διαφορετικά σε διαφορετικούς πληθυσμούς ή είδη, αυτή η ασυμβατότητα θα μπορούσε να προκύψει μάλλον γρήγορα.

Για να ελέγξουν αυτή την θεωρία, μετάλλαξαν γονίδια δέσμευσης του δορυφορικού DNA που οδηγούσαν στην ασυμβατότητα και στους δύο γονείς. Όταν ξαναέγραψαν τα γονιδιώματα των μυγών ώστε να είναι συμβατά, παρήγαγαν υγιή υβρίδια.

Τέτοιες διαφωνίες στο δορυφορικό DNA θα μπορούσαν να είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην εξέλιξη νέων ειδών, εκτιμά ο Jagannathan. Ελπίζει ότι η περαιτέρω έρευνα θα μπορέσει να δοκιμάσει το μοντέλο τους για την ασυμβατότητα των υβριδίων και με άλλα είδη. Αυτή η έρευνα θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να βρουν τρόπους να διασώσουν «καταδικασμένα» υβρίδια, ή υβρίδια που δεν επιβιώνουν για πολύ μετά τη γέννησή τους. Αυτό θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για τη χρήση του υβριδισμού ως μέθοδο διάσωσης ειδών που απειλούνται με εξαφάνιση, όπως ο Βόρειος Λευκός Ρινόκερος, από τον οποίο επιβιώνουν μόνο δύο θηλυκά.

Τελικά, η νέα έρευνα επιβεβαίωσε τη θεωρία του Jagannathan ότι το δορυφορικό DNA εξυπηρετεί κάποιο σκοπό.

ΠΗΓΗ: Live Science

www.ertnews.gr

Check Also

ΕΚ: Σταδιακή κατάργηση της χρήσης των ζώων στην έρευνα

Σχέδιο δράσης σε επίπεδο ΕΕ με φιλόδοξους και εφικτούς στόχους καθώς και χρονοδιαγράμματα για τη …

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *