«Прыгающие гены» пролили свет на загадку зарождения жизни

Генетический механизм, не считавшийся ранее значительным, мог оказаться одной из движущих сил в зарождении сложных форм жизни миллиарды лет назад.

Это открытие началось с интереса ученых к ретротранспозонам, также известным как «прыгающие гены», — это части ДНК, которые копируют и распространяют себя внутри генома, рассказывает EurekAlert. Почти половина человеческого генома состоит из таких генов, но у бактерий их почти нет. Биологи из Иллинойсского университета (США) задались вопросом, отчего это так.

«Мы подумали, что проще всего было бы взять один ретротранспозон из моего генома и поместить его в бактерию, чтобы посмотреть, что получится, — говорит профессор Томас Кулман, один из участников исследования. — И результат оказался очень интересным».

Первое, что обнаружили ученые — была смерть. После пересадки человеческого «прыгающего гена» бактерия погибла.

Ретротранспозон копировал себя, проникая в гены, необходимые организму для выживания, и это привело к летальному исходу.

Когда «прыгающий ген» копирует себя внутри генома, он сразу пробивает брешь в ДНК, чтобы поселиться там. Для того чтобы выжить, организму нужно залатать генетическую пробоину. Некоторые бактерии, вроде E. coli, обладают лишь одним методом ремонта, который обычно приводит к удалению ретротранспозона. Но более сложные организмы, эукариоты имеют дополнительную возможность починки ДНК, так называемое негомологичное соединение концов (NHEJ).

Ученые решили проверить, что будет, если бактерия получит возможность выполнить NHEJ, рассчитывая, что это позволит ей пережить ущерб, нанесенный повреждением ДНК. Но это только увеличило способность ретротранспозона к копированию себя и нанесло еще больше вреда бактерии. Так ученые поняли, что взаимодействие NHEJ и «прыгающих генов» гораздо важнее, чем они полагали.

Обычно у эукариотов в геноме много ретротранспозонов, как и другого «мусора«, функция которого неизвестна. Происходит постоянное взаимодействие NHEJ и ретротранспозонов, так как NHEJ пытается контролировать скорость умножения «прыгающих генов». Чем больше «мусора» в ДНК организма, тем больше вариантов его соединения всевозможными путями.

Эти условия — накопление «мусора» в ДНК, наличие ретротранспозонов и взаимодействие с NHEJ — делают геном более сложной структурой.

Они могут быть одной из отличительных черт сложных организмов — вроде людей — от простых, например, бактерий.

Источник: hightech.plus