Cartea: Superorganismul uman
Gene Exchange
Una dintre principalele descoperiri recente în biologie este capacitatea organismelor de a schimba genele. Cine ar fi imaginat acest lucru. Particulele care, după cum suntem obișnuiți să credem, ne fac ființe umane și ne determină diferențele față de alte ființe, sunt, de fapt, obiectul cumpărării și vânzării și pur și simplu un schimb într-un fel de bătăi de piață. Se pare că pot fi vândute ca bunuri pe piață sau pur și simplu donate.
Cercetatorii studiaza schimb de gene, în primul rând să încerce să afle originea unei anumite gene - dacă aceasta a fost rezultatul schimbului? Este aproape echivalent cu o încercare de a determina de ce strămoși provin toate genele disponibile astazi in cromozomi noastre. Și aceasta, în opinia mea, este ca la rândul său, pentru a examina toți rezidenții actuali ai SUA și să încerce să răspundă la întrebarea: în cazul în care a fost locul de naștere al cele mai timpurii stramosii tuturor acestor oameni? SUA - este un creuzet al multor națiuni, care timp de secole au migrat din alte regiuni, țări și părți ale lumii într-o zonă geografică specifică în America de Nord. Această migrație continuă în zilele noastre. Cele mai multe dintre strămoșii oamenilor care trăiesc acum în Statele Unite, inițial a trăit în alte părți ale lumii, și, în consecință, cele mai multe gene au, de asemenea, o origine străină. Oamenii pot să se miște și să se mute dintr-un loc în altul. Aceeași capacitate, se pare, este înzestrată cu gene. Prin urmare, tema principală a acestui capitol va fi în mișcare.
În primul rând, este necesar să se determine care structuri biologice sunt de origine microbiană și care sunt specifice pentru noi ca reprezentanți ai unui grup de mamifere. După cum sa menționat în secțiunea anterioară, una dintre cele mai mari descoperiri ale secolului XX. în domeniul biologiei a fost asociată cu bacterii asemănătoare cu "stațiile de energie" mici ale celulelor noastre - mitocondriile. Aceste organele sunt în citoplasmă - substanța gelatinoasă a celulei care înconjoară nucleul. Potrivit majoritatea cercetătorilor moderni, mitocondriile - sunt rămășițe ale microbi antice (bacterii), care, în cele mai vechi timpuri înghițise cumva celulele noastre ancestrale, deoarece aceste bacterii pot folosi oxigen pentru a produce energie, iar celulele invadatoare nu a putut face. Mitocondriile au permis aceste celule să utilizeze mai diverse surse de energie, precum și beneficiile diversificării surselor de energie, a declarat că cel puțin faptul că astăzi este una dintre principalele probleme în știri la scară globală: pentru a proteja Pământul de dezastru ecologic, țări din întreaga lume încearcă să învețe modalități alternative de producere a energiei . Și dacă mitocondriile provine de la microbi, atunci genele conținute în ele erau inițial genele microbiene. Nucleul, structura principală a celulelor noastre, a fost luat 100% din mamifere. Și cromozomii conținute în nucleu nu s-au compromis prin schimburi și transferuri interspecifice. Sau au compromis?
Principalul mod prin care cromozomii noștri pot dobândi o genă dintr-un organism dintr-o specie diferită este un proces numit transfer de gene orizontal. Ca urmare a acestui proces, un organism dintr-o specie transferă o parte din materialul genetic unui organism din vecinătatea unei alte specii (astfel de organisme pot fi creaturi ale diferitelor specii care trăiesc în superorganism). Transferul genelor pe orizontală poate fi unul sau două căi, adică forma de schimb de gene. Adesea, ca urmare a unui astfel de schimb, o specie beneficiază foarte repede, iar cealaltă - încet. Acest lucru este similar cu situația în care banca, în același timp, îi dă clientului suma totală de bani necesară pentru a cumpăra o casă nouă (avantaj inițial pentru client-debitor), dar apoi un nou proprietar este obligat de zeci de ani pentru a rambursa datoria, inclusiv a plăților de dobânzi (beneficii pe termen lung pentru banca).
Transferul orizontal al genei are loc în timpul vieții unei singure generații de organisme vii. Aceasta este diferită de transferul vertical al genelor care are loc în timpul reproducerii și implică transferul genelor între generații - de la părinți la descendenți. Odată cu transferul vertical al genelor la oameni, mama și tatăl își transferă cromozomii (prin ovul și sperma) unui copil viitor care se dezvoltă dintr-un ou fertilizat (zigot). În plus, în timpul nașterii, mama îi dă copilului propriul microbian: așa are loc transferul vertical al genelor microbiene. Transferul verteic al genei, pe care oamenii de stiinta il cunosc de mult timp, a fost mult timp considerat singura modalitate de a transfera materialul genetic. Transferul orizontal al genelor a devenit cunoscut științei relativ recent. Acest proces fundamental diferit presupune o "jumping" interspecifică a genelor. La prima vedere, seamănă cu o simplă "strângere de mână" inter-serviciu, dar în realitate este ceva mai complicat și mai misterios.
În 1950, un absolvent al Universitatii Cornell, genetician Barbara McClintock au aratat ca genele de fapt posedă mobilitatea, poate „sări“ și schimba locația - cel puțin pe cromozomi în nucleul celulei. A durat decenii până când această descoperire revoluționară a fost pe deplin apreciată de oamenii de știință și a acordat Premiul Nobel. Dar, dacă genele sunt într-adevăr așa de nervoase, nu pot să sară între celulele organismelor de diferite specii?
Se pare că corpul uman este un design neobișnuit de convenabil pentru transferul orizontal al genei. Sa constatat că microbii care formează microbiomul nostru sunt utilizați ca un "swatch" pentru schimbul de gene de către intestin. Numai foarte recent, oamenii de stiinta au descoperit ca diferite tipuri de bacterii care locuiesc in acelasi loc al corpului uman isi schimba genele din timp in timp. Dar se poate efectua transferul orizontal al genelor dacă beneficiarul genelor este un organism complex - o plantă, un animal sau chiar un om?
În genomul uman (adică genomul specific pentru noi ca mamifer), au fost identificate zeci sau chiar sute de gene străine, probabil de origine microbiană; se pare că multe dintre ele codifică proteine cu activitate enzimatică unică. Datorită acestor funcții, aceste gene microbiene împuternicesc celulele noastre cu capacitatea de a recicla substanțe chimice care altfel nu ar fi disponibile pentru ele. Prezența genelor microbiene în cromozomii noștri ridică o serie de întrebări importante. Transferul orizontal interspecific și salturile genei se încadrează în teoria darwiniană a evoluției? Are "copacul vieții" care reflectă legăturile dintre specii și cursul evoluției are dreptul să existe în forma obișnuită sau este altceva? Poate că este mai mult ca un copac răspândit de pecani sau nuci, complet încâlcit în păianjenul uriaș al omiziilor unui fluture alb american (Hyphantria cunea)? Și dacă da, ce parte din acest "design" se încadrează pe copac, și care - pe oglinda omizi?
transferul de gene orizontal de la bacterii la om - o descoperire relativ recentă și nimeni nu a fost încă pe deplin încrezător că acest mecanism - singura explicație pentru prezența genelor microbiene in genomul uman. Dar dovada existenței schimbului de gene între microbi, pe de o parte, și plantele și animalele, pe de altă parte, este atât de convingătoare încât excluderea oamenilor din procesul biologic pe scară largă ar fi o întindere evidentă, învecinându-se pe presupunerea că într-un punct de vedere biologic, oamenii nu au nimic de comun cu majoritatea animalelor. Astăzi, cea mai mare parte a dezbaterii pe această temă se referă la momentul în care au avut loc astfel de transferuri de gene și la spectrul speciilor de vertebrate pe care le-au atins.
Transferul antic de gene de la microbi la cromozomii strămoșilor noștri de mamifere înseamnă că aproximativ 1% din genele "mamifere" umane nu au nimic de-a face cu mamiferele. Cel puțin unele dintre acele gene care sunt prezente astăzi în cromozomii noștri au ajuns în ele de la microbi. Astfel, cu cât ne întelegem mai adânc în noi înșine, cu atât mai puțin rămânem noi "om", ceva care nu ar fi experimentat influența microorganismelor. Dar, dacă aceste gene împrumutate de la microbi ne-au permis să îndeplinim funcții utile, care erau anterior inaccesibile pentru noi, atunci aceste funcții au, de fapt, și o origine microbiană. Astfel, schimbul de gene, care a furnizat celulelor noastre umane genele de origine microbiană, a făcut o limită între acea parte a corpului nostru care ne este specială ca mamifer și microbiomul nostru este foarte vag.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: