Бактерии могут быть ответственны за эволюцию зрения у людей

Эволюция человеческого глаза в течение длительного времени считалась одной из величайших тайн биологии, вызывая прения относительно последовательности, необходимой для превращения элементарной чувствительности к свету в сложную фотографическую систему. Новое исследование показывает, что некоторые компоненты зрения позвоночных, возможно, не были сформированы постепенно, когда их гены передавались по семейным линиям, а были "подарены" бактериями.

• Американские ученые выяснили, как можно вырастить сало в пробирке

Детали

Молекулярный биолог из Университета Калифорнии Мэтт Догерти объясняет:

По крайней мере одно нововведение, приведшее к нынешней структуре глаз позвоночных, произошло не в результате поэтапной "переработки" генов, существующих у других животных, а в результате введения новой ДНК бактерий путем горизонтального переноса генов.

Горизонтальная переноска генов описывает процесс перемещения генетического материала между различными типами организмов, например через вирусы, заменяющие гены, или бактерий-воров.

Одной из ключевых особенностей, отличающей наши глаза, похожие на камеру с точной фокусировкой, от глаз беспозвоночных, является отделение светочувствительных тканей от клеток, ответственных за переработку их светореактивных молекул.

Это зависит от механизмов фактического перемещения молекул ретиноидов между разными клетками. Высококонсервативный белковый интерфоторецепторный ретиноид-связывающий белок (IRBP) выполняет транспортировку и, согласно этому новому исследованию, он возник из бактериального гена, внезапно появившегося в глазах позвоночных более 500 миллионов лет назад.

IRBP не только отсутствует в беспозвоночных, но и ни в одной другой сложной клетке, от деревьев до амеб и дрожжей. Единственная запись генной последовательности, подобной кодирующей IRBP, есть у бактерий.

Проанализировав более 900 геномов, аспирант молекулярной биологии Массачусетского технологического института Чинмай Каллурая и его коллеги смогли точно определить появление гена в линиях позвоночных. Это совпало с появлением глаз, как у позвоночных, более 500 миллионов лет назад.

Похоже, что предок всех костных животных похитил оригинальный ген у бактерий и на протяжении многих поколений природного отбора дублировал его код и сформировал его функцию транспорта ретиноидов.

Хотя он играет лишь одну небольшую роль в зрении позвоночных, тот факт, что новые компоненты могут скользить между совершенно разными частями биосферы, открывает новые возможности для объяснения многих сложных биологических процессов. Другим примером этого является белок, необходимый для формирования плаценты у млекопитающих, который называется синцитином. Ген этого белка происходит от ретровирусов. В новом исследовании ученые объясняют:

В отличие от эволюции существующих генов или так называемого мастерства, приобретение чужеродного генетического материала имеет потенциал для ускорения эволюции эукариот, обеспечивая немедленную функциональную новизну.

Исследователи подозревают, что чем больше геномов будут секвенированы, тем больше мы найдем примеров горизонтального переноса генов в нашей эволюционной истории.

Раньше мы делились, что в останках древних людей обнаружили следы галлюциногенов. Узнайте, из чего делали наркотики тысячи лет тому назад.