Бактерії можуть бути відповідальними за еволюцію зору в людей

Еволюція людського ока протягом тривалого часу вважалася однією з найбільших таємниць біології, викликаючи дебати щодо послідовності, необхідної для перетворення елементарної чутливості до світла на складну фотографічну систему. Нове дослідження показує, що деякі компоненти зору хребетних, можливо, не були сформовані поступово, коли їхні гени передавались по сімейних лініях, а були "подаровані" бактеріями.

• Американські вчені з'ясували, як можна виростити сало у пробірці

Деталі

Молекулярний біолог з Університету Каліфорнії Метт Догерті пояснює:

Принаймні одне нововведення, яке призвело до нинішньої структури очей хребетних, сталося не в результаті поетапного "перероблення" генів, які існують в інших тварин, а в результаті введення нової ДНК бактерій шляхом горизонтального перенесення генів.

Горизонтальне перенесення генів описує процес переміщення генетичного матеріалу між різними типами організмів, наприклад, через віруси, що замінюють гени, або бактерій-крадіїв.

Однією з ключових особливостей, яка відрізняє наші очі, схожі на камеру з точним фокусуванням, від очей безхребетних, є відокремлення світлочутливих тканин від клітин, відповідальних за перероблення їхніх світлореактивних молекул.

Це залежить від механізмів фактичного переміщення молекул ретиноїдів між різними клітинами. Висококонсервативний білковий інтерфоторецепторний ретиноїд-зв’язуючий білок (IRBP) виконує транспортування і, згідно з цим новим дослідженням, він виник із бактеріального гена, який раптово з’явився в очах хребетних понад 500 мільйонів років тому.

IRBP не тільки відсутній у безхребетних, але й у жодній іншій складній клітині, від дерев до амеб і дріжджів. Єдиний запис генної послідовності, подібної до тієї, яка кодує IRBP, є у бактерій.

Проаналізувавши понад 900 геномів, аспірант молекулярної біології Массачусетського технологічного інституту Чінмай Каллурая та його колеги змогли точно визначити появу гена в лініях хребетних. Це збіглося з появою очей, як у хребетних, понад 500 мільйонів років тому.

Схоже, що предок усіх кісткових тварин викрав оригінальний ген у бактерій і протягом багатьох поколінь природного відбору дублював його код і сформував його функцію транспорту ретиноїдів.

Хоча він відіграє лише одну невелику роль у зорі хребетних, той факт, що нові компоненти можуть ковзати між абсолютно різними частинами біосфери, відкриває нові можливості для пояснення багатьох складних біологічних процесів. Іншим прикладом цього є білок, необхідний для формування плаценти у ссавців, який називається синцитин. Ген цього білка походить від ретровірусів. У новому дослідженні вчені пояснюють:

На відміну від еволюції існуючих генів або так званого майстрування, придбання чужорідного генетичного матеріалу має потенціал для прискорення еволюції еукаріотів, забезпечуючи негайну функціональну новизну.

Дослідники підозрюють, що чим більше геномів буде секвеновано, тим більше ми знайдемо прикладів горизонтального переносу генів у нашій еволюційній історії.

Раніше ми ділилися, що в останках стародавніх людей знайшли сліди галюциногенів. Дізнайтеся, з чого робили наркотики тисячі років тому.