Məlumat

Çox az fitness faydası olan mutasiyalar necə düzəldilir?

Çox az fitness faydası olan mutasiyalar necə düzəldilir?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Təkamül nəzəriyyəsi ilə bağlı anlaya bilmədiyim kiçik bir problemim var. Tutaq ki, genetik mutasiyalar nəsildən-nəslə baş verir. Buna baxmayaraq, bir nəsildən digərinə mutasiya çox kiçik dəyişikliklər göstərəcək (zürafənin boynu 10 sm böyüyəcəyini güman etmirəm). Əgər belə olsaydı, bu mutasiyadan əldə edilən üstünlüklər çox az olardı. Beləliklə, zürafənin mutasiyasının və bu məsələ ilə bağlı hər bir mutasiyanın çox az üstünlük təşkil etməsi, bu mərhələdə genlərin ötürülməsi təsadüfi olmamalı deyilmi? Əgər belə olsaydı, təbii seçmə necə baş verə bilərdi?


Uzunmüddətli perspektivdə (yüzlərlə, hətta milyonlarla nəsildən çox) kiçik statistik üstünlüklər mütləq toplanacaq.

Bir mutasiya yalnız +1% orta reproduktiv üstünlük versə belə, yenə də şansın üstündədir və buna görə də bu mutasiya populyasiyaya daha çox yayılır. (Əgər kod yaza bilirsinizsə, mən bunun təkamül nəsillərini simulyasiya edən skriptlər yazmaq üçün maraqlı bir məşq olduğunu gördüm.)

Mutasiyaların təsirlərinin kiçik olması mütləq doğru deyil. Tək mutasiyalar ölümcül ola bilər, rəngləri dəyişə bilər, böyük morfoloji dəyişikliklər yarada bilər və s. Sadəcə olaraq belə olur ki, böyük təsiri olan mutasiyaların əksəriyyəti zərərlidir və buna görə də ümumiyyətlə populyasiyada uzun müddət yayılmayacaq. Ancaq bəzi mutasiyalar faydalı olacaq və buna görə də ötürülmə ehtimalı artır.


Genetik sürüşməni nəzərdən keçirək: əgər müəyyən mutasiya seçici olaraq neytraldırsa, populyasiyada qeyri-müəyyən müddətə davam edə bilər, lakin müxtəlif qeyri-selektiv təsirlərə görə tezliyində təsadüfi dəyişikliklərə məruz qalır. Tezliyin təsadüfi dəyişməsi nəticəsində allel populyasiyadan çıxarıla bilər və ya populyasiyanın fərdlərinin təbii seçilməsinə heç bir təsir göstərməməsinə baxmayaraq, populyasiyada sabitləşə bilər.

İndi mutasiyanın neytral olmaqdansa bir qədər zərərli olub olmadığını düşünün. Təsiri cüzi olduğundan, populyasiyada uzun müddət davam edə bilər. Bununla belə, neytral mutasiya kimi, tezlikdə təsadüfi dalğalanmalara məruz qalır və buna görə də populyasiyada aradan qaldırıla və ya sabitlənə bilər. Ancaq bir az zərərli olduğundan, dalğalanmaların mutasiyanı aradan qaldıracağı ehtimalı daha yüksəkdir.

Eynilə, əgər mutasiya bir qədər seçici faydalıdırsa, yenə də təsadüfi dalğalanmalara məruz qalacaq və aradan qaldırıla və ya düzəldilə bilər, lakin bu halda populyasiyada sabitləşmə ehtimalı daha yüksəkdir.

Bu prosesə dair bir baxış "molekulyar təkamülün demək olar ki, neytral nəzəriyyəsi"ndə rəsmiləşdirilir.


Kompensasiya Mutasiyalar, Antibiotiklərə Müqavimət və Bakteriyalarda Adaptiv Təkamülün Populyar Genetikası

Seçilmiş dərmanlar olmadıqda, antibiotiklərə və digər kimyaterapevtik agentlərə qarşı müqavimət üçün xromosom mutasiyaları adətən mikroorqanizmlərin uyğunluğunda bir xərcə səbəb olur. Son in vivoin vitro ildə bu “müqavimət xərclərinə” uyğunlaşmanın eksperimental tədqiqatları Escherichia coli, HİV və Salmonella typhimurium aşkar etdi ki, bu dərmanların yoxluğunda baş verən təkamül, daha yüksək uyğunluqlu, dərmana həssas revertantlardan daha çox, bu xərcləri yaxşılaşdıran mutasiyaların artması ilə nəticələnir. Bu kompensasiyalı təkamülün reversiya deyil, hansı şərtlər altında baş verəcəyini müəyyən etmək üçün kompüter simulyasiyaları etdik. in vitro təcrübələr və aşağı uyğunluq ilə DNT ardıcıllığı tədqiqatları rpsL (streptomisinə davamlı) mutantları E. coli bu ribosomal zülal mutasiyalarının uyğunluq xərclərini kompensasiya edən mutasiyalarla və mutasiyalar olmadan. Tədqiqatımızın nəticələri, bu təcrübələrdə yüksək uyğunluq revertantları deyil, orta uyğunluq kompensasiya edən mutantların yüksəlməsinin, reversiyaya nisbətən daha yüksək kompensasiya edici mutasiyaların sürətinə və onlarla əlaqəli ədədi darboğazlara aid edilə biləcəyi fərziyyəsini dəstəkləyir. serial keçid. Bu darboğazların parazitar və kommensal mikrobların populyasiya dinamikasına xas olduğunu iddia edirik və bu nəticələrin dərmanlara qarşı müqavimət probleminə və ümumiyyətlə parazitar və kommensal mikroorqanizmlərdə adaptiv təkamül probleminə təsirini müzakirə edirik.

Əhali genetikası və təkamül biologiyası üzrə ibtidai siniflərdə biz məntiqi və ya ən azı pedaqoji cəhətdən əlverişli, lakin empirik əsası az və ya heç olmayan bir çox şeyi öyrədirik. Bunlardan biri odur ki, adaptiv təkamül seçim altında olan fenotip(lər) üçün xüsusi lokusların kodlaşdırılmasında gen əvəzlənməsi ilə fəaliyyət göstərir. Ətraf mühitin dəyişməsi nəticəsində əvvəllər üstünlük verilən allel, A1, həmin lokusda indi üstünlük verilən alternativ allel ilə əvəz olunacaq, A2. Bu “təcrübə ilə mübahisələndirilmiş” (faktiki olaraq yoxlanılmamış üçün siyasi cəhətdən düzgün) həqiqətlərdən biri ondan ibarətdir ki, hər hansı bir populyasiyada ətraf mühit şəraiti sabit qaldıqca, həmin mühitdə ən yüksək uyğunluğun mutant genotipi üstünlük təşkil edəcəkdir. Əmin olmaq üçün, hər hansı bir lokus üçün sonlu aseksual populyasiyalarda, daha aşağı uyğunluqda olan geri dönməyən mutantlar sabitlənə bilər, Müllerin raşeti həqiqətən də dönür. Lakin nə qədər ki, daha çox uyğun mutantlar yaradılmağa davam edir, onlar nəticədə mərkəz mərhələdə müvəqqəti görünüşlərindən bu az uyğunlaşdırılmış suşları əvəz edəcəklər. Nəhayət, ən azı bu mülahizə üçün təkamülün geri dönə bilən bir proses olduğu fikri var. Bir mühitə uyğunlaşan populyasiya əvvəlki mühitə qayıtdıqda, həmin populyasiyanın genomu öz ata-baba vəziyyətinə qayıdacaq.

Son dövrlərin nəticələri in vitro bakteriya ilə eksperimental tədqiqatlar, Escherichia coli, və retrovirus, insan immun çatışmazlığı virusu (HİV) və an in vivo ilə təhsil Salmonella typhimurium Dərman müqaviməti ilə bağlı fitnes yüklərinə uyğunlaşma mikroorqanizmlər üçün adaptiv təkamülün genetik əsasları haqqında bu təsəvvürləri sual altına alır. Ribozomal mutasiyalar (rpsL) streptomisinə qarşı müqavimətdən məsuldur E. coli və bir çox başqa bakteriya tərcümənin effektivliyini azaldır və beləliklə, əhəmiyyətli fitness xərclərinə səbəb olur (Z engel və b. 1977-ci il və b. 1992). Nə vaxt rpsL mutantlar streptomisinsiz mədəniyyətdə ardıcıl keçid (seriya köçürmə) yolu ilə saxlanılır, populyasiyalar streptomisinə davamlı olaraq qalır, lakin onların fitnes yükünə uyğunlaşır. rpsL Tərcümənin effektivliyini demək olar ki, vəhşi tip səviyyələrə qaytaran digər lokuslardakı kompensasiya edici mutasiyalarla lokusu (S chrag və P errot 1996). Bunlar streptomisinə davamlıdır rpsL kompensasiya edən mutasiyaları olan suşlar kompensasiya olunmamışdan daha uyğundur rpsL mutantlardır, lakin vəhşi tip streptomisinə həssas olandan daha az uyğundur rpsL + hüceyrələr. HİV dərman müqavimətinin uyğunluq dəyərinin öyrənilməsi, B orman və b. (1996) toxuma mədəniyyətində proteaz inhibitoruna müqavimətdən məsul olan mutasiyaların bu retrovirusun təkrarlanma sürətini ciddi şəkildə azaldır. Bununla birlikdə, proteaz inhibitorunun olmaması ilə keçid zamanı bu müqavimət mutasiyalarının fitnes yükü azaldı və müqavimət səviyyəsi artdı. Bu fitnes xərclərinə uyğunlaşma üçün cavabdeh olan kompensasiya mutasiyaları proteaz lokusunda əlavə baza əvəzetmələri vasitəsilə idi. Bu yaxınlarda, B jörkman və b. (1998) streptomisin, nalidiksik turşu və ya rifampin müqavimətinə xromosom mutasiyalarının əksəriyyətinin virusun virulentliyini (böyümə sürəti və rəqabət qabiliyyətini) azaldır. S. typhimurium laboratoriya siçanlarında. Siçanlarda antibiotiklər olmadıqda ardıcıl keçidlərdən sonra virulentlik bərpa olundu. Lakin bu halların əksəriyyətində bakteriyalar antibiotikə qarşı davamlı olaraq qaldı və onların uyğunluğu (virulentliyi) digər lokuslardakı mutasiyalarla artırıldı.

Hər ikisi üçün E. coli rpsL və HİV proteaz mutantları, müqavimətin dəyərinə uyğunlaşmadan məsul olan kompensasiya təkamülü həmin populyasiyaların öz ata-baba, dərmana həssas vəziyyətinə qayıtmasını faktiki olaraq istisna edir. Streptomisinə davamlı olduqda rpsL allellər vəhşi tipli, streptomisinə həssas olanlarla əvəz olunur rpsL + involved, fitness kompensasiya rpsL streptomisinə həssas bakteriyalar ya vəhşi, kompensasiya olunmamış bakteriyalardan daha az uyğundur. rpsL mutantlar və ya fitnes-kompensasiyalı rpsL mutantlar (S chrag və b. 1997). Başqa bir şəkildə desək, kompensasiyalı təkamül keçmək çətin olan adaptiv bir vadi yaradır və beləliklə, kompensasiya edilmədən əcdad genotipinə qayıdır. rpsL + . Bu, HİV proteaz inhibitor mutantları üçün də belədir. Bu halda, fitneslə kompensasiya edilmiş müqavimət allellərindən vəhşi tipli, dərmana həssas proteaz geninə qayıtmaq, hər biri selektiv dezavantajlı olan çoxsaylı mutasiyaların əvəz edilməsini tələb edəcəkdir.

Bu yazıda nəticələri təqdim edirik in vitro ilə təcrübələr aparır rpsL mutantları E. coli kompensasiya təkamülü və meliorasiyası üçün cavabdeh olan genetik və populyasiya dinamik proseslərini araşdırmaq üçün istifadə edilən kompüter simulyasiyaları (C ohan). və b. 1994) bakteriya populyasiyalarında. Bizim həll etdiyimiz əsas sual niyə aşağı fitnesdə rpsL mədəniyyətlərdə seçim yüksək uyğunluqdan daha çox orta səviyyəli kompensasiya mutantlarının yüksəlişi ilə nəticələnir. rpsL + geri dönənlər. Biz iddia edirik və sübut təqdim edirik ki, bu kompensasiya təkamülü reversiyadan daha yüksək sürətlə baş verən kompensasiya edici mutasiyaların və ardıcıl keçidlə bağlı darboğazların nəticəsidir. Biz bu nəticələrin dərmanlara qarşı müqavimət problemlərinə və parazit mikroorqanizmlərdə, fillərdə və daha kiçik eukariotlarda adaptiv təkamülün ümumi nəzəriyyəsinə təsirlərini qısaca müzakirə edirik.


Səssiz mutasiya nümunələri

Artıq Genom

DNT adlanan üç nukleotid vahidində oxunur kodonlar. Hər bir kodon müəyyən bir amin turşusunu təyin edir, bir neçəsi dayanma və başlanğıc siqnalları kimi qorunur. Bəzən fərqli kodonlar eyni amin turşusunu təyin edir. Bu artıqlıq genetik kodda çevikliyə imkan verir. Bu o deməkdir ki, səssiz mutasiya adətən tamamilə diqqətdən kənarda qalır. Aşağıdakı qrafikdə tipik bir səssiz mutasiya görə bilərsiniz.

Burada səssiz mutasiya hər iki a ilə müqayisə edilir cəfəngiyyat mutasiya və a darıxmaq mutasiya. DNT səviyyəsində faktiki dəyişiklik olan səssiz mutasiya a timin a sitozin. Bu mutasiya DNT replikasındakı səhv və ya DNT zədələndikdən sonra baş verən bir növ təmir nəticəsində yarana bilər. Nə olursa olsun, bu üç nukleotid kodonunun hər ikisi bunu bildirir ribosom və lizin amin turşusunu əlavə etmək üçün içindəki mexanizmlər.

Bu vəziyyətdə zülalın bütün quruluşu səssiz mutasiyadan asılı olmayaraq eyni qalacaq. Eyni amin turşusu quruluşuna malik olan zülal, başqa bir mühitə yerləşdirilmədikcə, fərqli bir şəkildə fəaliyyət göstərməyəcək. Səssiz mutasiya zülal səviyyəsində də baş verə bilər, zülala heç bir funksional təsir göstərmir.

Amin turşuları qrupları

Üç kodondan ibarət qruplar halında olan 4 nukleotid bütün 21 amin turşusunu çağıra bilər. Aşağıda göründüyü kimi, amin turşuları strukturlarına və yan zəncirlərinə görə qruplaşdırılır. Bu xüsusiyyətlər onların digər amin turşuları ilə necə qarşılıqlı əlaqəsinə və ətraf mühitdəki molekullara hansı təsirlərə malik olduğuna birbaşa təsir göstərir.

Bir neçə amin turşusu zülalın bütün strukturu və ya funksionallığı üçün açar ola bilər. Bir çox zülalda bir var aktiv sayt, digər molekulların bağlanmalı olduğu. Bu sahə müəyyən bir amin turşusu ardıcıllığından qurulmuşdur. Düzgün qatlandıqda, müəyyən amin turşuları və onların yan zəncirləri başqa bir molekulla qarşılıqlı əlaqə yaratmaq üçün müstəsna qabiliyyətə sahib olacaqlar. Bu amin turşuları mutasiya ilə dəyişdirilərsə, bağlanmanın funksionallığı ciddi şəkildə pozula bilər. Bu, zülalın funksiyasını və ya faydalılığını dəyişə bilər.

Molekulun daxilində olan digər zülallar, müəyyən funksiyaları yerinə yetirmək üçün mövcud olan mürəkkəb strukturlara malikdir. Bir çox zülallar a konformasiya dəyişikliyi, bu forma dəyişikliyidir. Bu, elektrik stimullaşdırılması və ya a kimi bir molekulun bağlanması ilə idarə olunur koenzim və ya a substrat proteinə. Zülalın formasını sözün əsl mənasında dəyişən konformasiya dəyişikliyi molekulları sıxışdıra və ya parçalaya bilər. Təchiz edilən enerji zülalın daxili quruluşundan və xüsusi bağlardan asılıdır. Bəzən tək bir amin turşusu bunun əsas hissəsi ola bilər. Bu amin turşusu qeyri-funksional birinə dəyişdirilirsə, mutasiya səssiz mutasiya deyil. Zülalın daxilindəki dəyişiklik zülalın funksionallığına da təsir edə bilər. Səssiz mutasiyanın nə dəyişməsindən asılı olmayaraq, yaranan zülalın funksionallığını dəyişməməlidir.

Kodlaşdırılmayan DNT daxilində

DNT-nin bir çox hissəsi struktur olaraq istifadə olunur və onların tam məqsədi başa düşülmür. DNT hissələrinin fərdlər arasında çox fərqli olduğu bir çox hal var, lakin onların fenotipləri eyni görünür. Bu dəyişikliklər, xüsusilə DNT-dəki kiçik struktur dəyişiklikləri kodlaşdıran DNT-nin ətraf mühitlə qarşılıqlı təsirini dəyişməyə başlayana qədər əhəmiyyətli olmur. Səssiz mutasiya bu ərazilərdə xəbərdarlıq edilmədən asanlıqla baş verə bilər, lakin zaman keçdikcə bir çox mutasiyalar populyasiyanı dəyişməyə başlaya bilər.

Maraqlıdır ki, bakteriyalar adətən ehtiyac duyduqları bütün məlumatları daşıyan tək bir DNT dairəsinə malikdirlər. Əksinə, insan genomu çoxlu xromosomlar üzərində ayrılır, onlar xüsusi zülallar tərəfindən yığılır və idarə olunur, beləliklə hüceyrə bölünməsi zamanı sarılır. Bu daha mürəkkəb DNT-nin necə meydana gəldiyinə dair bir fərziyyə müəyyən səssiz mutasiyaların DNT strukturlarını meydana gətirməyə başlaması idi. Daha yığcam genomda daha çox məlumat saxlanıla bilər ki, bu da həyatın təkhüceyrəli orqanizmlərdən daha mürəkkəb formalara qədər mürəkkəbləşməsinə səbəb ola bilər. DNT-nin müxtəlif hissələrinin qatlanması və qorunması normalın bir hissəsidir hüceyrə diferensiasiyası eukariotlarda. Guya bunlar faydalı hala gələnə və seçilənə qədər səssiz mutasiya nəticəsində yarana bilərdi.

1. Aşağıdakı nümunələrdən birinə səssiz mutasiya daxildir. Hansı?
A. Günəş vannası qəbul edən şəxs günəşdən qoruyucu sürtməyi unudur. Bir çox dəri hüceyrəsindəki DNT zədələnir və bərpa edildikdə bir neçə mutasiya baş verir.
B. Kodonun üçüncü yerində C, G-yə mutasiyaya uğrayır. Hər iki kodon treonin amin turşusunu tələb edir.
C. Bir mutasiya səbəbiylə fermentin tərkibindəki dəyişmiş amin turşusu onun yavaşlamasına səbəb olur.

2. Məntiqsiz mutasiya ilə səssiz mutasiya arasında fərq nədir?
A. Heç bir şey, hər ikisi protein funksiyasını dəyişdirir
B. Cəfəngiyat mutasiya zülalda dəyişiklik yaratmır
C. Səssiz mutasiya heç nə etmir, cəfəng mutasiya isə əhəmiyyətli dərəcədə pozucu ola bilər

3. Zülalın daxili hissəsində bir mutasiya bir amin turşusunun digəri ilə dəyişdirilməsinə səbəb olur. Bu dəyişiklik zülalın daxili strukturuna təsir göstərmir və hər iki zülal öz rollarında eyni şəkildə hərəkət edir. Aşağıdakılardan hansı bu vəziyyəti əks etdirir?
A. Səssiz mutasiya
B. Nöqtə mutasiyası
C. Missense mutasiyası


İndiyə qədər tapılmış ən pis kütləvi yox olma səbəbi

Yeni bir araşdırma, Böyük Ölmə olaraq da bilinən Perm sonundakı yox olma zamanı Yerdəki həyatın çoxunun nəyin məhv olduğunu ortaya qoyur.

Perm-Trias kütləvi məhvinin başlanğıcını göstərən illüstrasiya. 2020.

  • Yeni bir məqalə, təxminən 252 milyon il əvvəl baş vermiş Böyük Ölümün səbəbini müəyyən etdiyini iddia edir.
  • Ən pis kütləvi yox olma hadisəsi zamanı Yer kürəsinin həyatının çox hissəsi məhv oldu.
  • Tədqiqat Sibirdə vulkan püskürməsinin planetdəki orqanizmlərə zərər verən aerozollaşmış nikel hissəciklərini yaydığını göstərir.

Dinozavrlar 66 milyon il əvvəl baş vermiş kütləvi məhv hadisəsinin ən məhşur qurbanlarıdır. Ancaq daha da pis yox olma 251,9 milyon il əvvəl baş verdi.

Son Perm dövrünün kütləvi yox olması və ya Böyük Ölmə adlanan bu ən şiddətli nəsli kəsilmə hadisələri planetin dəniz növlərinin təxminən 90 faizini və quru növlərinin 75 faizini məhv etdi. Elm adamları uzun müddətdir bunun indiki Sibir ərazisində vulkan püskürmələri ilə başladığından şübhələnsələr də, indiyə qədər bu qədər növün nə qədər məhv olduğunu dəqiq izah edə bilməyiblər.

Yeni bir məqalə nəşr olundu Təbiət Əlaqələri Sibir tələləri bölgəsində püskürmələr nəticəsində aerozol halına gələn nikel hissəciklərinin havada və suda səpələndiyini və sonrakı ekoloji fəlakətin səbəbkarı olduğunu ortaya qoyur. Sənəddə Tunquska hövzəsində "atmosferə həcmli nikellə zəngin vulkanik qaz və aerozollar buraxmış ola biləcək" nəhəng Norilsk nikel sulfid filizi yataqlarının kütləvi məhvinə səbəb olan hadisələr zəncirinin başlanğıcı kimi göstərilir.

Tədqiqat Kanada Yüksək Arktikasında Sverdrup hövzəsindəki Buchanan gölü hissəsindən toplanmış son Perm çöküntü süxurlarından gələn nikel izotoplarının təhlilinə əsaslanır. Qaya nümunələrinin diqqətəlayiq cəhəti odur ki, onlar indiyə qədər ölçülmüş ən yüngül nikel izotop nisbətlərini nümayiş etdiriblər və bu, alimləri nikelin vulkandan aerozollaşmış hissəciklər şəklində gəldiyi qənaətinə gətirib çıxarıb.

Məqalədə göstərildiyi kimi, müqayisə edilə bilən yeganə nikel izotop dəyərləri vulkanik nikel sulfid yataqlarından olanlar olacaqdır. Alimlər yazır ki, bu cür dəyərlərlə nəticələnə biləcək bütün mexanizmlərdən "ən inandırıcı" izahat onların Sibir Tələlərinin böyük maqmatik əyalətindən (STLIP) "həcmli Ni ilə zəngin aerozollar" kimi əldə edilməsidir.

Nikel hissəciklərinin ölümcül təsiri

Nikel suya girəndə sualtı ekosistemi məhv etdi.

Tədqiqatın həmmüəllifi, Şimali Arizona Universitetinin dosenti Laura Wasylenki izah etdi ki, "nikel bir çox orqanizmlər üçün vacib iz metaldır, lakin nikel bolluğunda artım metanogenlərin, metan istehsal edən mikroorqanizmlərin məhsuldarlığında qeyri-adi artıma səbəb olardı. Artan metan bütün oksigendən asılı həyat üçün çox zərərli olardı." Bu, suyun içindəki və kənarındakı canlılara təsir göstərəcəkdi. Professor hesab edir ki, onların məlumatları nikellə zəngin aerozolları, okeandakı dəyişiklikləri və ardınca baş verən kütləvi məhvi əlaqələndirən birbaşa sübutlar təqdim edir. "İndi bizdə xüsusi bir öldürmə mexanizminin sübutu var" dedi.

NAU-nun dosenti Laura Wasylenki.Kredit: Şimali Arizona Universiteti.

Böyük Ölümlə bağlı digər nəzəriyyələr

Əvvəlki tədqiqatlar Sibir vulkanik püskürmələrinin, ehtimal ki, planetin ümumi istiləşməsi, zəhərli metalların sərbəst buraxılması və okeanların turşulaşması da daxil olmaqla, sönmə hadisəsinə töhfə verən digər təsirlərinə işarə etdi ki, bu da çox güman ki, bir sıra növlərin sürətlə məhvinə səbəb oldu. Digərləri suda oksigenin tükənməsi nəticəsində ölüb.

Böyük Britaniyanın Sent-Endryus Universitetinin dəniz biogeokimyacısı Hana Jurikova deyir: "Bir-biri ilə əlaqəli həyatı təmin edən dövrlərin və proseslərin domino kimi dağılması son nəticədə Perm-Trias sərhəddində müşahidə edilən kütləvi məhvin fəlakətli dərəcəsinə gətirib çıxardı". 2020-ci ildə Perm dövrünün sonu yox olması ilə bağlı araşdırma aparıb. Onun tədqiqatı İtaliyada indiki Cənubi Alp dağlarında braxiopodların fosil qabıqlarına baxıb.


Bu işləyir?

Bu ssenarilərlə bağlı bir sıra problemlər var. Birincisi, mutasiyaların real vaxt analizi bu iddiaları dəstəkləmir. Məsələn, P450 genlərinin həddindən artıq ifadəsi DDT-nin həşərat müqavimətinə kömək edir.5 Bu həddindən artıq ifadə tənzimləyici nəzarəti azaldan mutasiyalar nəticəsində yaranır. Bakteriyalar xüsusi nəqliyyat zülallarını aradan qaldıran mutasiyadan sonra bəzi növ antibiotiklərə qarşı davamlı ola bilər.6 Siçanlar, bir mutasiya istehsal olunan xəz piqmentinin miqdarını azaltdıqda xəz rənginin qoruyucu kamuflyajını əldə edə bilər.7 İnsan səthində xüsusi zülalların mutasiya itkisi qan hüceyrələri AİDS8 və malyariyaya qarşı müqavimət göstərə bilər.9 Pambıq qurdu daşıyıcı zülalın istehsalına mane olan mutasiyalar nəticəsində bəzi insektisidlərə qarşı müqavimət qazanır.10

Bu mutasiyaların hər birini orqanizmin yaşaması üçün “faydalı” hesab etmək olar. Bu mutasiyaların hər biri adətən “təkamül” nümunəsi kimi göstərilir. Bu mutasiyaların hər biri həm də əvvəlcədən mövcud olan genetik sistemin hesabınadır (yəni fermentlərin, nəqliyyat zülallarının, tənzimləyici amillərin və s. aktivliyi azalır və ya yox olur). Bunların hər biri “faydalı” dəyişikliklərin tez-tez degenerativ mutasiyalar nəticəsində yeni genlərin əmələ gəlməsinin əksinə necə meydana gəldiyini nümayiş etdirir.

Buna görə də, sadəcə olaraq mutasiyanın orqanizmə adaptiv fayda verməsi yeni bir genin və ya tənzimləyici sistemin formalaşması demək deyil (çox geniş yayılmış yanlış fikir).

Bundan əlavə, eksperimental məlumatlar göstərir ki, zülal kodlayan geni fərqli bir protein kodlaşdıran genə çevirmək üçün adətən yeddi və ya daha çox mutasiya lazımdır. Bu “gen dəyişdirən” mutasiyaların populyasiyada baş verməsi və sabitləşməsi. Lazımi gen transformasiyasına nail olmaq üçün hətta uzun tarixi zaman miqyasına baxmayaraq, sadəcə olaraq kifayət qədər vaxt yoxdur.

üçün təklif de novo gen formalaşması daha az inandırıcıdır. Ən yaxşı halda, genlərin sıfırdan formalaşacağına dair sübutlar tarixi bir yenidənqurma ilə əldə edilir. Bu cür rekonstruksiyalar Darvinin təkamül tarixini fərz edir və sonra bu fərziyyə əsasında şərh edir. Məsələn, insanlar və şimpanzelərin ortaq əcdadı olduğu güman edilir, lakin insanlarda primatlarda olmayan 600-dən çox gen ola bilər.13 Bu insan genlərinin əmələ gəldiyi güman edilir. de novo qorillalar və şimpanzelərdən fərqli təkamül yolu keçdiyimiz üçün son bir neçə milyon il ərzində xromosomlarımızın istifadə olunmamış (“zibil”?) sahələrindən. Belə ki, insanlarda primatlarda olan genə bənzəməyən hər hansı bir gen kimi şərh edilir de novo mənşəyi. Bütün orqanizmlər çox güman ki, bu cür yetim genləri (genomlarının 10-30%-i14) ehtiva etdiyinə görə, bu mülahizə bütün bioloji dünyada tətbiq olunur. Bənzər genlər başqa yerdə tapılmazsa, təkamül xətti yoxdur və genin sıfırdan əmələ gəldiyi zənn edilir.15

Bununla belə, tarixi yenidənqurmalar yalnız yenidənqurma fərziyyələri qədər yaxşıdır.

Nə edir de novo yeni genin formalaşması daxildir? Funksional geni fərqli bir genə çevirmək üçün ən azı yeddi mutasiya lazımdırsa, o zaman həqiqətən təkamül etmək üçün daha çox mutasiya tələb olunacaq. de novo gen. Problemlərdən biri odur ki, daha çox mutasiya tələb olunarsa, bəzilərinin zərərli olma potensialı bir o qədər çox olar. Daha böyük problem, Yaqubun etiraf etdiyi kimi, “funksional [genin] meydana çıxma ehtimalıdır. de novo . . . praktiki olaraq sıfırdır.”16 Əslində, təkamülün bu “praktiki olaraq sıfır” hadisəyə əsaslanmadan yetim genləri izah edə bilməyəcəyi başa düşülənə qədər (eksperimental yoxlama ilə17) bir çox onilliklər ərzində edilən qiymətləndirmə idi.

Beləliklə, ehtimalsızlığa baxmayaraq, Abrusan israr edir ki, "de novo genlərin mənşəyi artıq şübhə altına alınmır”. Bu nəticə müşahidə məlumatlarına deyil, təkamül zərurətinə əsaslanır. Təkamül prezumpsiyası biologiyada o qədər geniş yayılmışdır ki, baş vermə şansı “praktiki olaraq sıfır” olan hadisələrdən asılı olsa belə, hər şeydən üstündür. Müşahidə götürsək, bəzi ideyalar elmi təfəkkürdə o qədər kök salır ki, onlar “təcrübədən daha çox vampirik olurlar – sadəcə sübutlarla öldürülə bilməz”18.

Hətta oxşar genlərin bir-birinə birləşdirilməsinin funksional bir məhsul verdiyini göstərən heç bir təcrübədən xəbərim yoxdur, DNT-nin təsadüfi ardıcıllıqlarının təbii olaraq funksional genə çevrilməsi bir yana qalsın. Tez-tez istinad edilən bir neçə misal, the Sdic, Adh-finnegan, və Adh-twain genləri Drosophila, yalnız aydın şəkildə müəyyən edilmiş funksiyası olmayan əvvəlcədən mövcud olan genlərin yenidən təşkili ola bilər - onların əslində innovativdən daha degenerativ ola biləcəyini göstərir. Bundan əlavə, bir genin alternativ bir tənzimləmə sisteminə köçürülməsi, səssiz bir genin aktivləşdirilməsi və ya əvvəlcədən mövcud bir genin üfüqi olaraq köçürülməsi yeni bir genin meydana gəlməsini təşkil etmir. Ancaq yeni genin "təkamülünün" bir çox məşhur nümunələri sadəcə bu prosesləri əhatə edir. Şübhəsiz ki, müasir genetika xromosomların hissələrinin çox dinamik ola biləcəyini göstərdi, lakin bu o deməkdir ki, de novo gen formalaşmasına səbəb ola bilər.

kimi şərtlər tinkerlikbir-birinə çırpmaq təkamül ədəbiyyatında tez-tez rast gəlinir de novo gen təkamülü. Bunlar gen formalaşması üçün canlı bir mexanizm təqdim etmir. Tipik heyvan genlərində ekzonlar, intronlar, açıq oxu çərçivələri, başlanğıc və dayanma ardıcıllığı, cinah bölgələri və genin ifadəsini idarə edən bitişik (və hətta uzaq) tənzimləyici bölgələr var - bunların hamısı əlaqələndirilmiş genetik funksiyanı təmin edir. Beləliklə, bir genin sıfırdan əmələ gəldiyini iddia etmək üçün əvvəlcədən mövcud olan genlərin parçalarını bir araya gətirməkdən daha çox şey lazımdır. Təəccüblü deyil ki, Singer “təsadüfi bir DNT ardıcıllığından bir gen yaratmaq, bir banka Scrabble plitəsini yerə atmaq və hərflərin ardıcıl bir cümlə yazmasını gözləmək kimi görünür”.

Qeyd edildiyi kimi, funksional geni fərqli bir genə çevirmək üçün lazım olan vaxt təkamül zamanını yıxır. The de novo yeni genlərin əmələ gəlməsi bu problemi daha da böyüdür. Məsələn, insanların yalnız 4-6 milyon il ərzində primat əcdadından təkamül keçirdikləri güman edilir. Hətta ən səxavətli hesablamalara görə, bu, üçün kifayət qədər vaxt deyil de novo yüzlərlə insan yetim geninin qurulması. Aydındır ki, bu, hər hansı bir təkamül ssenarisi üçün əhəmiyyətli bir problem yaradır - sadəcə olaraq kifayət qədər vaxt yoxdur.

Üstəlik, bu vaxt məhdudiyyəti güman edilən hesablamalara əsaslanır de novo formalaşması faktiki olaraq baş verə bilər. Bunun əksinə olaraq, real vaxt rejimində aparılan təbii mutasiya tədqiqatları, yuxarıda müzakirə edildiyi kimi, bu fərziyyə üçün bizə çox az lütf verir. Əksinə, misal ardınca “faydalı” mutasiyaların hələ də degenerativ olduğunu göstərir. Təkamül fərziyyəsindən başqa, DNT-nin təsadüfi “zibil” ardıcıllıqlarının DNT-nin müxtəlif təsadüfi “zibil” ardıcıllıqlarından başqa hər hansı bir şeyə çevrilə biləcəyini güman etmək üçün heç bir əsasımız yoxdur. Hətta əvvəlcədən mövcud genlərdən başladıqda belə, təcrübələr göstərir ki, təsadüfi mutasiyalar adətən həmin genin fəaliyyətini və ya tənzimlənməsini azaldır və ya aradan qaldırır. Bu, yeni gen formalaşmasının antitezidir.

Əslində, genetiklər ümumiyyətlə "amin turşularını dəyişən mutasiyaların əksəriyyətinin zərərli olduğunu" qəbul edirlər.20 Beləliklə, ən yaxşı halda təkamül fərziyyələri müstəsna nadir hadisələrə - nə zərərli, nə də degenerativ (faydalı olsa belə) protein dəyişdirən mutasiyaya əsaslanır. . Ola bilsin ki, belə mutasiyalar baş verir, lakin onların fərqli nadirliyi onları Koynun Darvinin təkamülü ilə bağlı böyük iddialarını izah etmək üçün olduqca zəif mexanizm edir.

Daha azdır. Bu nadirliyin işığında, bunun əvəzinə təkamülün əsas hərəkətverici qüvvəsi kimi genetik itki təklif edilmişdir. Bu “az-daha çox” modeli etiraf edir ki, əslində genlərin degenerasiyası (və formalaşması deyil) əksər “faydalı” mutasiyaların arxasında dayanır.21 Bununla belə, təkamül transformasiyası (məsələn, insanın təkamülü) xüsusiləşdirilmiş mutasiyaların mənşəyini izah edən bir genetik mexanizm tələb edir. xüsusiyyətləri, məsələn, görmə, idrak, çeviklik və s. “Az-çoxdur” mexanizmi son nəticədə aradan qaldırdığı genetik sistemlərin mənşəyini izah edə bilməz. Beləliklə, əvvəlki mutasiyaların genetik mexanizmləri qurduğunu və digər mutasiyaların mexanizmləri qurmağa (və ya yenidən qurmağa) davam edəcəyini güman edir. Beləliklə, bu model müşahidə edilməmiş şeyləri - müşahidə edilənlərə nail olmaq üçün sıfırdan yeni genlərin meydana gəlməsini - həmin genlərin itirilməsini tələb edir.

Bibliya Modelinə uyğundur. Bunun əvəzinə, sübutlar insanların, heyvanların və bitkilərin tam funksional genomla yaradıldığı bibliyadakı yaradılış modelinə uyğun gəlir. Bu ilk yaradılışdan sonra genomdakı sonrakı dəyişikliklər DNT-də çoxlu mutasiyalar və digər dəyişikliklərə səbəb oldu. Bunlardan bəziləri hətta xüsusi (və ehtimal ki, məhdud) uyğunlaşma faydası təmin etmişdir. Ancaq bu faydalar yeni genlərin əmələ gəlməsi deyil, degenerativ mutasiyaların nəticəsidir.


Nəticələr

Tənliklərimizdən istifadə edərək α-nın gözlənilən qiymətini hesablaya bilərikest, α-nın həqiqi dəyərindən asılı olaraq, uyğunlaşma təkamülü ilə əlaqədar olduğu təxmin edilən əvəzetmələrin nisbəti, nümunə götürülən ardıcıllıqların sayı və polimorfizmləri nəzərə almadığımız ardıcıllıqların sayı kimi müəyyən edilən və kəsilmə tezliyi (məsələn, 1 kəsilmə tezliyi üçün bütün tək tonları çıxarırıq). Şəkil 2 və 3-də α-nın 2 dəyəri üçün qamma və PRG paylanmasının nəticələrini göstəririk.doğru, 0,25 və 0,5, 8, 32 və ya 128 ardıcıllıq nümunə götürüldükdə, fitnes effektlərinin 4 müxtəlif paylanması üçün, bunların hamısı dn/ds dəyəri 0,2. Lognormal və PRLN-dən istifadə edən nəticələr keyfiyyətcə çox oxşardır (nəticələr göstərilmir). Hansı hallar üçün nəticələr dn/ds -dən kiçik və ya daha böyükdür dn/ds = 0.2 də çox oxşardır (nəticələr göstərilmir).

Müxtəlif kəsmə tezlikləri üçün birtərəfli qamma paylanması üçün α-nın gözlənilən təxmini dəyəri. Kəsmə tezliyi, polimorfizmlərin xaric edildiyi və ondan aşağı olan ardıcıllıqların sayıdır. Hər bir qrafik yuxarıdan aşağıya doğru 0,125 (almaz), 0,25 (ulduz), 0,5 (kvadrat) və 1 (üçbucaq) olan forma parametrləri ilə paylanmalar üçün təxmin edilən α-nı və verən müvafiq dəyərləri göstərir. dn/ds = 0.2. Qrafiklərin sol sütunu α üçündirdoğru = 0.25 və sağ tərəf αdoğru = 0,50. Qrafik cərgələri 8, 32 və 128 ardıcıllıqdan ibarət nümunə ölçüləri üçündür (yuxarıdan aşağıya).

Müxtəlif kəsmə tezlikləri üçün birtərəfli qamma paylanması üçün α-nın gözlənilən təxmini dəyəri. Kəsmə tezliyi, polimorfizmlərin xaric edildiyi və ondan aşağı olan ardıcıllıqların sayıdır. Hər bir qrafik yuxarıdan aşağıya doğru 0,125 (almaz), 0,25 (ulduz), 0,5 (kvadrat) və 1 (üçbucaq) olan forma parametrləri ilə paylanmalar üçün təxmin edilən α-nı və verən müvafiq dəyərləri göstərir. dn/ds = 0.2. Qrafiklərin sol sütunu α üçündirdoğru = 0,25 və sağ tərəf αdoğru = 0,50. Qrafik cərgələri 8, 32 və 128 ardıcıllıqdan ibarət nümunə ölçüləri üçündür (yuxarıdan aşağıya).

PRG paylanması üçün α-nın gözlənilən təxmini dəyəri. Kəsmə tezliyi, polimorfizmlərin xaric edildiyi və ondan aşağı olan ardıcıllıqların sayıdır. Hər bir qrafik yuxarıdan aşağıya doğru 0,125 (almaz), 0,25 (ulduz), 0,5 (kvadrat) və 1 (üçbucaq) olan forma parametrləri ilə paylanmalar üçün təxmin edilən α-nı və verən müvafiq dəyərləri göstərir. dn/ds = 0.2. Qrafiklərin sol sütunu α üçündirdoğru = 0,25 və sağ tərəf αdoğru = 0,50. Qrafik cərgələri 8, 32 və 128 ardıcıllıqdan ibarət nümunə ölçüləri üçündür (yuxarıdan aşağıya).

PRG paylanması üçün α-nın gözlənilən təxmini dəyəri. Kəsmə tezliyi, polimorfizmlərin xaric edildiyi və ondan aşağı olan ardıcıllıqların sayıdır. Hər bir qrafik yuxarıdan aşağıya doğru 0,125 (almaz), 0,25 (ulduz), 0,5 (kvadrat) və 1 (üçbucaq) olan forma parametrləri ilə paylanmalar üçün təxmin edilən α-nı və verən müvafiq dəyərləri göstərir. dn/ds = 0.2. Qrafiklərin sol sütunu α üçündirdoğru = 0.25 və sağ tərəf αdoğru = 0,50. Qrafik cərgələri 8, 32 və 128 ardıcıllıqdan ibarət nümunə ölçüləri üçündür (yuxarıdan aşağıya).

Bir neçə nümunə aydın görünür. Gözlənildiyi kimi, aşağı tezlikli polimorfizmlərin MK analizindən çıxarılması α-nın həqiqi dəyərinə doğru qiymətləndirilməsini artırır. Bununla belə, adaptiv təkamülün həqiqi səviyyəsi nisbətən yüksək olmadığı halda, α-nın təxmin edilən dəyəri həqiqi dəyərə yaxınlaşmır (məsələn, αdoğru = 0,5) və ya fitnes effektlərinin paylanması çox leptokurtikdir (β kiçik). Bunun 2 əlaqəli nəticəsi var. Birincisi, α-nın təxminləri həmişə az qiymətləndirilmişdir və adaptiv təkamül nadirdirsə və/yaxud fitnes effektlərinin paylanması nisbətən platikurtik olarsa, bu qiymətləndirmə böyük ola bilər. təkamül. Məsələn, β ≥ 0,5 olarsa, bütün əvəzetmələrin 25%-i uyğunlaşma təkamülü ilə bağlı olsa belə, heç bir uyğunlaşma təkamülü aşkar etməyəcəyik. Paylanmanın kurtozu α-nın aşağı qiymətləndirilmə dərəcəsinə təsir göstərir, çünki daha çox leptokurtik paylanmalar bir qədər zərərli olan polimorfizmlərin daha kiçik nisbətinə malikdir.

Kəsmə tezliyi artdıqca α-nın qiymətləndirilməsi artmağa davam etsə də, bu prosedurun faydasının çoxu 15%-dən aşağı olan polimorfizmlərin aradan qaldırılması ilə əldə edilir. Buna görə də bu, real məlumat dəstlərinin təhlili üçün faydalı bir qayda kimi qəbul edilə bilər.

Təəccüblüdür ki, α-nın təxmin edilən dəyəri nümunə götürülmüş ardıcıllıqların sayından zəif dərəcədə asılıdır. Beləliklə, daha çox ardıcıllığın seçilməsi, daha çox polimorfizm aşkar ediləcəyi qədər, adaptiv təkamülü aşkar etmək üçün daha bir güc verəcəkdir. Eyni ardıcıllığın daha çox ardıcıllığını deyil, DNT-nin daha uzun uzantılarını ardıcıllıqla sıralamaq ümumiyyətlə daha məhsuldar olacaqdır.


Sıradan çıxdı?

Tədqiqatçılar radiasiyanın heyvanların davranışına təsir edib-etmədiyini də araşdırıblar. Kofein və ya digər dərmanlar verilən hörümçəklərin həndəsi cəhətdən mükəmməl tor yaratmaq qabiliyyətini itirdiyi məlumdur. Cənubi Karolina Universitetindən Timoti Musso radioaktivliyin onlara oxşar şəkildə təsir edib-etmədiyini təhlil etmək üçün Çernobıl hörümçəklərinin torlarını kameraya çəkir.

Çernobıl: Vəhşi təbiət çölləri üstələyir?


Giriş

İzolyasiya edilmiş populyasiyalarda genetik fərqlər yaranır. Bu fərqlər hibridlərin uyğunluğunu azalda bilər, yeni növlərin yaranmasında əsas addımdır [1, 2]. Bununla belə, mühüm istisnalar mövcuddur: hibridləri əslində hər iki valideyndən daha uyğun olan yaxınlarda ayrılmış populyasiyaların bir çox nümunəsi var [3-8]. Mövcud növləşmə genetikası nəzəriyyələri heteroz və hibrid uyğunsuzluğun zahirən ziddiyyətli müşahidələrinin vahid izahını vermir.

Hibrid uyğunluğun azalması ümumiyyətlə Dobzhansky-Muller uyğunsuzluğu və ya “DMIs” ilə əlaqələndirilir [9-12]. Bunlar hibridlərdə ilk dəfə bir araya gətirilən allellər arasında baş verən mənfi epistatik qarşılıqlı təsirlərdir. DMI-lər spesifikasiya genetikasının empirik və nəzəri tədqiqatlarının əsas diqqət mərkəzində olmuşdur [13-15]. DMI-lərin [16, 17] riyazi modelləri hibrid toxunulmazlığın təkamülü [16, 18], qarşılıqlı xaçların asimmetrik toxunulmazlığı [19] və hibrid uyğunluqdakı cins fərqləri [20] ([21]-də nəzərdən keçirilmişdir) haqqında sınaqdan keçirilə bilən proqnozlar yaratmışdır. ). Bu proqnozlar ümumiyyətlə empirik tədqiqatlar [2] tərəfindən dəstəklənsə də, bu modellərin əksəriyyəti dörd məhdudiyyəti bölüşür. Birincisi, onlar yalnız zərərli gen qarşılıqlı təsirlərini hesab edirlər və buna görə də heterozu izah edə bilmirlər. İkincisi, bir çox əvvəlki spesifikasiya modelləri mutasiyaların iki növün bir-birindən ayrılması kimi sabitləşməsi mexanizmini nəzərə almır. Əvəzetmələrin, adətən, seçim və sürüşmənin oynadığı rollar açıq şəkildə nəzərə alınmadan zamanla təsadüfi baş verdiyi güman edilir. Bu mutasiyaların necə sabitləşdiyi onların hibrid fitnəyə necə təsir etməsi ilə bağlı mühüm nəticələr verə bilər. Üçüncüsü, DMI təkamül modelləri hibridlərdə ilk dəfə bir araya gətirilən genlər arasında yeni qarşılıqlı təsirlərin təsirini nəzərdən keçirsələr də, valideyn növlərində inkişaf etmiş faydalı gen qarşılıqlı təsirlərinin pozulmasının təsirlərini nəzərə almırlar. Nəhayət, əvvəlki modellər hibridlərdəki bütün gen cütləri arasında qarşılıqlı əlaqənin eyni dərəcədə ehtimal edildiyini, real gen qarşılıqlı əlaqə şəbəkələrinin isə yüksək strukturlaşdırılmış olduğunu nəzərdə tutur [22]. Modellərin yeni dalğası fərdi olaraq bu fərziyyələrin bəzilərinə etiraz etməyə başladı [23-27]. Burada biz bütün dörd fərziyyəni rahatlaşdıran daha ümumi bir model hazırlayırıq.

Bəzi yeni modellər DMI çərçivəsini Fişerin Həndəsi Modelinin uzantılarından istifadə edərək hibrid uyğunluğu izah etmək lehinə kənara qoydular [27-30]. Belə modellərdə mutasiyalar fenotiplərə birbaşa təsir göstərir və uyğunluq əlamətlərin bir (və ya bir neçə) optimal birləşməsinə qədər olan məsafədən asılıdır. Bu yanaşmanın cəlbedici cəhətləri ondan ibarətdir ki, hibrid uyğunluq valideyn uyğunluğu haqqında fərziyyələr nəzərə alınmaqla asanlıqla proqnozlaşdırıla bilər və o, təəccüblü dərəcədə yaxşı empirik məlumatlara uyğunlaşa bilir [28]. Bu çərçivə heterozu tək valideynli irsi elementlərin [27] və ya valideynlərdə aşağı uyğunluğun [28] nəticəsi kimi izah edə bilər. Bununla belə, yanaşmanın məhdudiyyətləri var. Heterozla bağlı proqnozlar yalnız dominantlıq haqqında məhdud fərziyyələr altında növləşmə ilə uyğundur [28]. Daha da əhəmiyyətlisi, bu modellər genotipin fenotiplə əlaqəsi və fitnes mənzərəsinin forması haqqında olduqca məhdudlaşdırıcı fərziyyələr irəli sürür.

Burada mutasiyaların fərdi və epistatik fitnes effektləri nəticəsində hibrid fitnesin necə inkişaf etdiyini modelləşdirmək üçün çərçivə hazırlayırıq. Əvvəlki DMI modellərindən fərqli olaraq, Şəkil 1-də sxematik şəkildə göstərildiyi kimi, biz müsbət, eləcə də mənfi epistatik fitnes effektlərinə imkan veririk. Biz həmçinin əvəzetmə prosesini açıq şəkildə modelləşdiririk. Bu irəliləyişlər bir sıra yeni konseptual anlayışlara gətirib çıxarır.Mutasiyaların necə sabitləşməsindən və onların fitnes qarşılıqlı təsir spektrindən asılı olaraq, hibrid uyğunluq valideyn növlərininkindən daha yüksək, aşağı və ya bərabər ola bilər. Biz tapırıq ki, hibrid uyğunluq iki sinif epistatik qarşılıqlı təsirdən asılıdır. Əvvəlki DMI modellərinin diqqət mərkəzində olan birincisi, hibridləşmənin yaratdığı yeni qarşılıqlı təsirlərdir (Şəkil 1-in yuxarı yarısı). Ümumiyyətlə nəzərə alınmayan ikincisi, hibridlərdə pozulmuş iki valideyn növündə mövcud olan gen qarşılıqlı əlaqəsidir (Şəkil 1-in alt yarısı).

Valideynlər P1 və P2 hibrid F istehsal etmək üçün çarpazlaşır1 nəsil. Hər bir fərd iki lokus (dairə və kvadrat) daşıyır. Ata alleli ağ rəngdədir və iki valideyn növündə sabitlənmiş törəmə mutasiyalar kölgəlidir. Hər növdə bir mutasiya sabit olarsa (üst panellər), mənfi epistaz hibrid uyğunluğun azalmasına səbəb olur (yuxarı sol), müsbət epistaz isə heteroza səbəb olur (yuxarı sağ). Əgər bir növdə iki mutasiya sabitdirsə, digərində isə heç biri yoxdursa (alt panellər), həm mənfi epistaz, həm də müsbət epistaz hibridin orta uyğunluğa malik olmasına səbəb olur. Epistazın dominantlığından asılı olaraq, hibrid uyğunluq valideynlərin orta səviyyəsindən yüksək və ya aşağı ola bilər.

Sadələşdirilmiş şəraitdə bu çərçivə həm heterozu, həm də hibrid uyğunsuzluğunu izah edə bilən bir neçə analitik nəticələrə gətirib çıxarır. Biz çərçivəni stoxastik modellə genişləndiririk ki, bu da mutasiyaların təsirlərinin dəyişməsinə imkan verir və uyğunluq effektləri nəzərə alınmaqla, mutasiyaların valideyn növlərində sabitləşmə ehtimalını hesablayır. Daha sonra modeli maya sistemlərinin biologiyası üzrə son tədqiqatların məlumatları ilə parametrləşdiririk. Biz referanslarda ölçülmüş 10,277 unikal tək mutant və 20,712,321 ikiqat mutantın uyğunluq ölçülərindən istifadə edirik. [22, 31, 32] fiksasiya ehtimallarını və hibrid uyğunluğu hesablamaq üçün. Nəticə, fitnes effektlərinin empirik qiymətləndirmələrinə əsaslanan postzigotik izolyasiyanın təkamülü üçün ilk modeldir.

Biz tapırıq ki, heteroz bəzən baş verir, bəzən isə olmur. Bu baş verəndə həmişə keçici olur və spesifikasiya prosesinin əvvəlində baş verir. Heteroz bir valideyn növü daxilində epistatik qarşılıqlı təsirlər zərərli olduqda və onların pozulması F-a səbəb olduqda görünə bilər.1 hibridlər valideynlərindən daha yüksək uyğunluğa malikdir (Şəkil 1, sol altda). Bu, sürüşmə güclü olduqda və eyni populyasiyada zərərli qarşılıqlı təsirlərə malik mutasiyalar sabit olduqda mümkündür. Digər tərəfdən, əgər valideyn daxilində epistatik qarşılıqlı əlaqə faydalıdırsa, onda F1 hibridlər hətta zərərli DMI-lər olmadıqda belə daha aşağı uyğunluğa malik ola bilər (Şəkil 1, sağ alt). Simulyasiya nəticələri göstərir ki, hibrid uyğunluğun azalması əsasən kiçik effektli bir çox gen qarşılıqlı təsirindən qaynaqlanır ki, bu da genetik uyğunsuzluqların xəritələşdirilməsinin çox vaxt çətin olacağını göstərir. Biz görürük ki, bir valideyn növündə birlikdə uyğunlaşdırılmış allel dəstlərinin pozulması çox vaxt F-ni təyin etmək üçün daha vacibdir.1 hibridlərdə baş verən yeni neqativ qarşılıqlı təsirlərdən daha uyğundur. Tədqiqatımız göstərir ki, epistatik şəbəkələrin strukturunu başa düşmək hibrid uyğunluğu proqnozlaşdırmaq üçün vacib şərt ola bilər.


Təkamül, Ekologiya və Davranış Prinsipləri

Fəsil 1. Giriş [00:00:00]

Professor Stephen Stearns: Tamam, bu gün biz genetik variasiyaların mənşəyi və saxlanması haqqında danışacağıq və bu, mikrotəkamül mexanizmlərindəki mərkəzi mövzuların müzakirəsini davam etdirir. Bizi bununla maraqlandıran səbəb odur ki, təbii seçmə reaksiyası ola bilməz və populyasiyada genetik variasiya olmadığı halda sürüşmə ilə qeydə alınmış heç bir tarix ola bilməz. Buna görə də onun haradan gəldiyini, haradan gəldiyini və ətrafda qalıb-qalmadığını başa düşməliyik.

Əgər hər dəfə yeni mutasiya ortaya çıxanda o, təsadüfi və ya seçici səbəblərdən dərhal aradan qaldırılırsa, təkamül baş verə bilməzdi. Əgər populyasiyaya çoxlu variasiya gəlsə və sonra heç bir çeşidləmə olmadan çox uzun müddət davam etsəydi, yer üzündə bugünkü gördüyümüzdən tamamilə fərqli nümunələr görərdik. Beləliklə, bu məsələlər əslində təkamül üçün fərq yaradan təkamül genetikasının əsas hissəsində mərkəzi məsələlərdir.

Beləliklə, kontekst əsasən belədir. Təkamül genetik dəyişikliyə əsaslandığı üçün biz genetik fərqlərin haradan gəldiyini və təkamül sürəti populyasiyada mövcud olan genetik variasiyanın miqdarından asılı olduğunu bilməliyik, ona görə də dəyişkənliyi nəyin saxladığını bilməliyik. Əgər əlli, altmış il geriyə getsəydiniz, bu bizim indi klassik görünüş kimi düşündüyümüz şeydir. Yadda saxlayın ki, klassik mənzərə zamanla hərəkət edən bir pəncərədir. və bu təkamül əslində genetik variasiyanın yaranma sürəti ilə məhdudlaşırdı.

1965-ci ildən, zülal izozimlərinin kəşfi ilə və xüsusilə indi, DNT-ni çox ucuz ardıcıllıqla sıralamaq yollarının kəşfindən bəri bunun doğru olmadığını bilirik. Təbiətdə böyük miqdarda genetik variasiya var və mən bu səhər sizə onun bəzilərini göstərəcəyəm. Beləliklə, təxminən 1975, 1980-ci illərdən bəri, bir sıra tədqiqatlar nəticəsində, bəziləri Qalapaqos ispinozları üzərində, bəziləri Trinidadda guppies, bəziləri Havayda ağcaqanad balıqları, bəziləri isə dünyanın balıq populyasiyaları üzərində cavab verir. balıq ovu üçün biz bilirik ki, çoxlu genetik dəyişkənliyə malik böyük populyasiyalar üzərində güclü seleksiya olduqda təkamül çox sürətli ola bilər.

Yəni həqiqətən təkamül sürəti və məsələn, iqlim dəyişikliyi və qlobal istiləşmə məsələsi yer üzündəki bütün növlər planetdəki antropogen dəyişikliklər qarşısında davam etmək üçün kifayət qədər sürətli uyğunlaşa biləcəkmi?–? 8211bu məsələ birbaşa bu səhər haqqında danışdığımız şeylərlə həll olunur.

Tutaq ki, dünyanın otlaq populyasiyalarını və ya dağlarda yaşayan canlıları, qarşılaşacaqları və hazırda qarşılaşdıqları iqlim dəyişikliklərinə uyğunlaşdırmaq üçün kifayət qədər genetik dəyişiklik yoxdursa, onlar yox olmaq. Onlar ya yaşadıqları yerə oxşayan yerə köçməli, ya da qarşılaşdıqları dəyişilmiş şərtlərə uyğunlaşmalıdırlar.

Beləliklə, bugünkü mühazirənin konturu əsasən belədir. Mutasiyalar bütün genetik dəyişkənliyin son mənşəyidir. Rekombinasiya variasiyaya böyük təsir göstərir. Beləliklə, bunun əsas mənası budur ki, cinsi populyasiyalar aseksual populyasiyalardan daha çox dəyişkən olma potensialına malikdirlər. Və sonra biz tək genlərdə variasiyaları saxlaya bilən dörd mexanizmdən keçəcəyik və kəmiyyət əlamətlərin dəyişməsinin saxlanmasını qısaca qeyd edəcəyik.

Beləliklə, mutasiyalar bu genetik fərqlərin haradan qaynaqlandığıdır və onlar DNT ardıcıllığında dəyişikliklər və ya xromosomlardakı dəyişikliklər ola bilər, xromosomlarda isə xromosom şəklində və ya xromosom quruluşunun aspektlərində neçə xromosomun olması ilə bağlı dəyişikliklər ola bilər. . Beləliklə, genlərin təkrarlanması və s. ola bilər. Təbii olaraq baş verən mutasiyaların əksəriyyəti DNT replikasiyası zamanı baş verən mutasiyalardır.

Həkim olmağı düşünənlər üçün bu vacibdir, çünki bir toxumada xərçəngin meydana çıxma ehtimalı hüceyrələrin həmin toxumada bölünmə sayı ilə düz mütənasibdir, buna görə də epitel hüceyrələrinin xərçəngi daha çox rast gəlinir. bölünməyən hüceyrələrin xərçəngi. Siz heç vaxt ürək əzələnizdə xərçəngə tutulmursunuz və tez-tez dərinizdə, ağciyərlərinizdə və bağırsağınızın selikli qişasında xərçəng olur və bu, hər mitotik hadisənin potensial mutasiya hadisəsidir.

Fəsil 2. Mutasiya dərəcələri [00:05:32]

DNT ardıcıllığı mutasiyalarının növləri nöqtə mutasiyalarıdır, duplikasiyalar ola bilər və xromosomlarda da inversiya və yerdəyişmələr davam edə bilər. Genlər bir xromosomdan digərinə köçürülə bilər. Onlar əslində xromosom boyunca əks oxu istiqamətində olması üçün çevrilə bilərlər. Bütün bu işlər gedir.

Aralıq mutasiya dərəcəsinin optimal olduğunu düşünmək üçün yaxşı səbəblər var. Əgər mutasiya dərəcəsi çox aşağıdırsa, o genin nəsli dəyişmiş şəraitə uyğunlaşa bilməz. Əgər o, çox yüksəkdirsə, keçmişdə nəyin işlədiyinə dair bütün məlumat yığılması ifadə olunmayan psevdojenlərlə baş verən mutasiya tərəfindən məhv ediləcək. Beləliklə, bəzi aralıq dərəcə optimaldır.

İndi mutasiya sürətinə nəzarət edən gen cinsi növə nisbətən aseksual orqanizmdə daha asan təkamül edəcək, çünki cinsi rekombinasiya prosesin faydaları üçün geni ayırır. İcazə verin bunu təsvir edim.

Tutaq ki, mən Qreqin nəzarət etmək istədiyi bir proseslə məşğulam və bizim bunu edə biləcəyimiz müəyyən vaxtımız var və buna görə də o, mənimlə avtobusda gedəndə bunu edəcəyinə qərar verdi. Nyu Yorka. Avtovağzala enirik və rekombinasiyaya görə o bir avtobusa minir, mən başqa avtobusa. Sadəcə indi başqa avtobusda olduğum üçün o, məni idarə etmək imkanını itirir.

Bu, rekombinasiyanın genlərə təsiridir. Rekombinasiya, məni Qreqlə eyni xromosomda saxlamaq əvəzinə, əslində məni başqa bir bədənə qoyacaq. Yaxşı? Beləliklə, cinsi orqanizmdə mutasiya sürətinə nəzarət edən gen mutasiyalarını idarə etməyə çalışa biləcəyi genlərdən ayrılır və buna görə də Nyu-Yorka səfərim zamanı mən Greg-ə fayda verəcək bir növ böyük proses icad edirəm. o, indi ondan ayrılıb və mənim uyğunlaşmalarımdan faydalana bilmir.

Beləliklə, bizdə inkişaf edən mutasiya sürətlərini idarə edən mutasiyaları görməkdənsə, bakteriya və viruslar kimi orqanizmlərdə inkişaf edən mutasiya sürətlərinə nəzarət edən genləri görməyimiz daha inandırıcıdır. Onların üzərində zəif seçim olduğunu düşünmək üçün bəzi səbəblər var, lakin o, bakteriyalarda olduğu qədər güclü deyil. Və əslində, maraqlısı odur ki, bakteriyalarda eksperimental təkamül edə bilərsiniz və bakteriyaların altına qoyduğunuz şəraitdən asılı olaraq mutasiya dərəcəsinin yuxarı və ya aşağı inkişaf edəcəyini göstərə bilərsiniz.

Bunlar bəzi reprezentativ mutasiya nisbətləridir və mutasiyanın nə qədər tez-tez olması barədə düşünmək üçün ümumi çərçivəyə malik olmaq yaxşıdır? Beləliklə, RNT-də hər nukleotid mutasiya dərəcəsi DNT-də təxminən 10-5, 10-9-dur. Beləliklə, əgər siz RNT dünyasında təkamül etməyə başlasanız və məlumatınız aşındığı üçün mutasiya sürətini azaltmaq istəsəniz və bir şəkildə DNT-ni RNT deyil, molekulunuz kimi hazırlaya bilsəniz, görə bilərsiniz ki, siz onu götürə biləcəksiniz. bunu etməklə dörd böyüklük sırası. Bunun səbəbi DNT-nin daha sabit olmasıdır.

DNT olduqca sabit bir molekuldur. Fosil sümüklərindən DNT-ni bərpa etmək mümkündür. Svante Paabo, Neandertalların genomunu ardıcıllaşdırmaq üçün layihənin ortasındadır. O, artıq Neandertal ardıcıllığının əhəmiyyətli hissələrinə sahibdir. Beləliklə, DNT sadəcə olduqca sabit bir molekuldur. DNT-də gen başına mutasiya nisbəti milyonda birdir, buna görə də bu, hər meioz kimidir. Bir əlamətə görə mutasiya dərəcəsi təxminən 10-3-dən 10-5-ə qədərdir. Prokaryotik genom üçün nisbət təxminən 10 -3, eukaryotik genom üçün isə .1 ilə 10 arasındadır.

Mən bir dəfə NIH-dən Drake adlı bir oğlanın, Frank Drake tərəfindən həqiqətən gözəl bir çıxışı görmüşdüm, bu, böyük bir beynəlxalq toplantıda olduğu kimi idi. prokaryotlarda mutasiya dərəcələri haqqında danışın. O, bu rəqəm haqqında 45 dəqiqə danışır, heç bir PowerPoints, başqa heç nə yoxdur, o, sadəcə olaraq, necə deyərlər, bütün virusların və bakteriyaların, genom başına, hər nəsil mutasiya nisbətində birləşdiyindən çox canlı danışır. Bunun optimal nisbət olduğuna dair güclü sübut minlərlə növün bu nisbətdə birləşdiyini göstərir.

Mən ondan soruşdum ki, necə olub ki, o, heç bir slayd olmadan bu gözəl nitqi söyləyir və o dedi ki, onları təyyarədə itirmişəm və bu, təxminən on dəfə baş verib və slaydlar olmadan o qədər gözəl söhbət olub ki, tam dəyişib. Beləliklə, bir neçə il əvvəl, əslində keçən ilin əvvəlində bu kursda PowerPoints olmadan çıxışlar etməyə çalışdım. Sinfin 90 faizi bunu bəyənmədi və sinfin on faizi bəyəndi. Buna görə də siz hələ də PowerPoints əldə edirsiniz. Yaxşı?

İndi mutasiya nisbətiniz nədir? Yaxşı, hər birinizdə yeni şeylərinizdə, valideynlərinizdə olmayan dörd mutasiya var və onlardan təxminən 1,6-sı zərərlidir. Beləliklə, bu, həmişə davam edən bir şeydir. Otaqda təxminən 100 nəfər var, bu o deməkdir ki, bu nəsildə unikal olan 150-yə yaxın yeni, zərərli mutasiya burada, sinifdə oturub.

Onlar harada baş verib? Yaxşı ki, bunlar kişilərdə qadınlara nisbətən əlli dəfə çox olub. Və bunun üçün yaxşı bioloji səbəblər var. Ziqotun əmələ gəlməsi ilə spermanın əmələ gəlməsi arasında ziqotun əmələ gəlməsi ilə yumurtanın əmələ gəlməsi arasında olduğundan daha çox hüceyrə bölünməsi var. İnsan inkişafında və məməlilərin inkişafında, yumurta istehsalı embrional inkişafın üçüncü ayında demək olar ki, dayanır, bu zaman bu otaqdakı bütün qadınların yumurtalıqlarında təxminən yeddi milyon yumurta var idi.

O vaxtdan bəri oosit atreziyası, yəni oositlərin öldürülməsi, yumurtalıqlarınızdakı yumurtaların sayını təxminən yeddi milyon azaldıb. Menstruasiya başlayanda yumurtalıqlarınızda təxminən 1500 yumurta var idi. Siz yeddi milyondan 1500-ə düşmüsünüz. Siz doğulanda yeddi milyondan bir milyona düşmüşdünüz, hələ doğulmadan altı milyonunu itirdiniz. Bu, sağ qalan oositlərin genetik olaraq həqiqətən yaxşı vəziyyətdə olmasını təmin edən bir keyfiyyətə nəzarət mexanizmləri kimi görünür.

Beləliklə, yumurta və sperma istehsalına təsir edən çox, çox fərqli biologiya növləri var və qadınlarda kişilərdə olmayan bir mutasiya ekranı var. Bunun nəticəsi odur ki, daha uzun müddət yaşamış yaşlı kişilərin spermasında daha çox mutasiya var. Həyat yoldaşları seçiminə və bu sadə faktdan hansı reproduktiv strategiyalara nail olmaq istəyən hər kəs bu barədə məqalə yaza bilər. Yaxşı? Çox PC deyil, amma çox biolojidir.

Fəsil 3. Rekombinasiya [00:13:57]

Yaxşı, rekombinasiya. Rekombinasiya populyasiyalarda əmələ gələn bu mutasiya dəyişikliyinə nə edir? Tutaq ki, on genimiz var və bu genlərin hər birində iki allel var və bunların hər biri fərqli bir xromosomda idi. Bu o demək olardı ki, sadəcə olaraq bu on genə baxsaq, o on xromosomda 3 10 fərqli ziqot əldə edə bilərik. Kimsə mənə deyə bilərmi niyə?

Tələbə: [Eşitilməz]

Professor Stephen Stearns: Birinci gen üçün neçə genotip var? Aa-nın neçə müxtəlif kombinasiyası var? Üç: AA, Aa, aa. Beləliklə, ilk genin edə biləcəyi üç şey var. İkinci genin edə biləcəyi üç şey var. Üçüncü genin edə biləcəyi üç şey var. Və on gen var. Beləliklə, müxtəlif kombinasiyaların sayını əldə etmək üçün onları çoxaldırıq və əgər onlar müxtəlif xromosomlar üzrə müstəqil şəkildə çeşidlənirlərsə, bu, 59.000 müxtəlif ziqota səbəb olacaq.

Əgər bizdə sərbəst rekombinasiyaya malik real eukaryotik genomumuz olsaydı və bizdə olmayanlar üzərində qeyri-məhdud keçid olarsa, onda mümkün ziqotların sayı təxminən 3 15 000 və ya 000-ə bərabərdir. bu böyüklük sırası. Kainatdakı əsas hissəciklərin sayı cəmi 10 131-dir. Biz ağlasığmaz dərəcədə böyük olan rəqəmlərdən danışırıq. Bu o deməkdir ki, bütün təkamül zamanı sizdə mövcud olan genetik imkanların sayı heç vaxt həyata keçirilməyib. Genetik məkanın böyük bir hissəsi tədqiq edilməmiş olaraq qalır, sadəcə olaraq, planetdə bu qədər orqanizmin yaşaması üçün kifayət qədər vaxt olmadığı üçün.

İndi bunun xromosomların müstəqil çeşidi ilə sərbəst rekombinasiya olacağını necə görə bilərsiniz? Bu, keçiddən daha asan edir, çünki keçid daha tez-tez olur, daha uzaq genlər bir xromosomda bir-birindən ayrılır və onlar bir-birinə yaxınlaşdıqda bu, çox tez-tez baş vermir. Beləliklə, bir çox növlərin xromosom sayının təkamülü var.

Və mən sizə əvvəllər askarides haqqında danışmışdım. Ascaris onurğalıların bağırsaqlarında yaşayan nematoddur. İtlərdə yaşayan askarida var, bizdə yaşayan askarida var və onun sadəcə bir xromosomu var. Beləliklə, bu, bir növ, bir xromosomlu şeylərdir. Yüzlərlə xromosomu olan növlər var. Şəkər qamışının təxminən 110 xromosomu var, buna bənzər bir şey.

Beləliklə, növün xromosom sayının özü təkamül edir və o, kifayət qədər dinamik şəkildə inkişaf edə bilər. Əslində bir növ daxilində bəzi populyasiyalar var ki, onların xromosom sayı həmin növdəki digər populyasiyalardan fərqlidir və bu iki populyasiyadan olan fərdlər bir-biri ilə görüşüb cütləşdikdə, xromosom sayındakı bu fərqə görə nəsillər tez-tez inkişafda çətinlik çəkirlər. . Danimarkada ev siçanlarında belə bir kontrast var. Danimarkada bir növ hibrid zonanın olduğu bir yer var və hibrid zonanın bir tərəfindəki ev siçanları çətinlik çəkirlər, onlar eyni növdədirlər, lakin sadəcə fərqli xromosom nömrələrinə malikdirlər və həmin hibrid zonanın o biri tərəfindəki ev siçanları ilə məşğul olmaqda çətinlik çəkirlər.

Görünür, xromosom sayındakı fərq son buzlaşma zamanı ev siçanlarında yaranıb və onlar Şimali Avropanı müxtəlif yerlərdən müstəmləkə ediblər. Onların bəziləri İspaniyadan gəlib. Onların bəziləri Yunanıstandan gəlib. Danimarkada bir araya gəldilər və problemlərlə üzləşdilər.

Yaxşı, indi keçid həm də çoxlu genetik müxtəliflik yaradır. Və keçidin miqdarı tənzimlənə bilər. İnversiyalar keçidin qarşısını alacaq. Siz xromosomun bir hissəsini götürüb onu çevirin ki, xromosomun ortasında gen ardıcıllığı tərsinə çevrilsin və xromosomun həmin hissəsində inversiya mexaniki çətinliklərə səbəb olur. Xromosomlar bir-birinin ardınca düzüldükdə əslində onların formasını dəyişir və meioz zamanı keçidin qarşısını alır.

Bu, bir-biri ilə həqiqətən faydalı qarşılıqlı əlaqədə olan bir dəstə gen götürməyin və onları birləşməyə bağlamağın bir yoludur ki, onlar yenidən birləşməsinlər. Bu baş verdi və məsələn, bir neçə həşəratın təkamülündə əhəmiyyətli olduğu düşünülür.

İndi biz özümüzdən soruşmaq kimi zehni oyun oynaya bilərik ki, əgər mutasiyanı dayandırsaq, cinsi əhalidə nə baş verə bilər? Biz, əlbəttə ki, bunu edə bilmərik. Bəs bu populyasiyanın təkamül sürətini müşahidə etsək, təkamülün dayandırıldığını fərq etməzdən əvvəl nə qədər vaxt lazım olardı?

Və bunun cavabı bir növ maraqlıdır. Biz orta dərəcədə böyük cinsi populyasiya üzərində sehrli çubuqla yelləyə, mutasiyanı tamamilə dayandıra bilərdik və rekombinasiyanın bu populyasiyada daimi genetik müxtəlifliyə təsiri o qədər çox yeni müxtəlif gen kombinasiyaları yaradacaq ki, buna təxminən 1000 nəsil lazım olacaq. hətta mutasiyanın bağlandığına diqqət yetirin.

Beləliklə, mühazirənin əvvəlinə qayıdın. Dedim mutasiya bütün genetik müxtəlifliyin mənşəyidir və bu doğrudur. Lakin bir müddət mutasiya və təkamül davam etdikdən sonra populyasiyalarda o qədər çox genetik müxtəliflik yaranır ki, siz əslində mutasiya və mutasiyanı dayandıra bilərsiniz və təkamül uzun müddət davam edəcək. 1000 nəsildən sonra onun buxarı tükənəcək və dayanacaq, lakin bunun üçün kifayət qədər vaxt lazımdır.

Fəsil 4. İnsanlarda Genetik Variasiya [00:20:43]

Yaxşı, genetik dəyişkənliyin haradan gəldiyi və nə qədər olduğu böyük bir problem idi və təxminən əlli il ərzində çoxlu araşdırmalara və mübahisələrə səbəb oldu. 1965-ci ilə qədər orada vəhşi tip anlayışı var idi. 1965-ci ildən sonra həqiqətən yaxşı bir genom var idi və sonra bir neçə mutasiya var idi.

1965-ci ildən sonra elektroforez, Klement Markertin işinin təsiri və Dik Levontin və onun həmkarı Hubby ilə biz çoxlu molekulyar dəyişkənliyin olduğunu başa düşdük. Hər bir növün müəyyən bir genomik tipə malik olması anlayışı artıq etibarlı deyil. Orada sadəcə çoxlu sayda müxtəlif genomlar var. 1995-ci ildən bizdə çoxlu DNT ardıcıllığı variasiyaları var idi və indi genomikamız var.

Beləliklə, mən son dörd ildə mümkün olan bir şeylə genomikanın təsirini göstərmək istəyirəm. HapMap Layihəsi insan genomu ardıcıllıqla tərtib edildikdən sonra həyata keçirilib və onun motivasiyası xəstəlikləri ümumi genetik variantlarla əlaqələndirməyə çalışmaq olub. Yeri gəlmişkən, bu səyin nəticəsi odur ki, genlər normal olaraq çox şey hesab etmirlər, adətən variasiyanın təxminən iki və ya üç faizini təşkil edir, lakin bu başqa bir hekayədir.

Beləliklə, əsasən insan genomuna sahib olduqdan sonra aydın oldu ki, genomlarda tək nukleotidləri olan, bir şəxslə digəri arasında fərqli olan yerləri axtara bilərik, bunlara tək nukleotid polimorfizmləri deyilir. Bunu etmək üçün HapMap Layihəsi insan genomunun 269 fərd üçün təxminən 10.500 kilobayt uzunluğunda olan bölgələrinə baxdı. Beləliklə, 269 fərdin hər biri üçün 10.500.000 bazadır. Və bunu Nigeriya, Yuta, Pekin və Tokiodan olan insanlar üzərində etdilər. Və genomumuzun bloklar şəklində düzüldüyünü kəşf etdilər.

Hər blokda, deyək ki, DNT-nin nadir hallarda rekombinasiya edən bölməsi var, təxminən 30-70 tək nukleotid polimorfizmi var və bu o deməkdir ki, siz bir insanı belə etiketləmək üçün kifayət qədər onlardan toplamaq üçün genechip dizayn edə bilərsiniz. xüsusi DNT blokuna malikdir. Yaxşı? Beləliklə, indi bu geneçiplər var və biz xəstəliklə əlaqəli bəzi SNP-lərin olduğunu aşkar etdik. Genomun son seçimin imzalarını göstərən hissələri olduğunu görə bilərik. Bu maraqlı ədəbiyyatdır.

19-cu xromosomumuzun kiçik bir hissəsi belə görünür. Yaxşı? Beləliklə, bu, 40.000.000-dən başlayaraq 50.000.000 baza cütünə qədər gedən xromosom boyunca mövqedir. Kiçik qara nöqtələr xromosomun bu hissəsində olan bütün genlərdir və tək nukleotid polimorfizmlərindən istifadə edərək, insanları çox tez-tez rekombinasiya etməyən DNT seqmentinə malik olduqlarını müəyyən edə bilərsiniz. Və görürsünüz ki, onlar həqiqətən rekombinasiya nisbətinin olduqca yüksək olduğu yerlər üzərində düzülmüşdür. Beləliklə, bu yuxarı diaqramda rekombinasiya nisbətinin olduqca yüksək olduğu yerləri göstərən fasilələri görə bilərsiniz.

Yadda saxlayın ki, bu, bütün genomumuz, 23 xromosomumuz üzərində edildi. Mən sizə burada bir xromosomun yalnız kiçik bir hissəsini göstərirəm və əslində bizim genomumuzda həmin bloklardan 650.000-i müəyyən edilmişdir.

Beləliklə, üç il sonra bir qrup çıxır və 51 populyasiyadan 928 nəfəri götürür və haplotip müxtəlifliyinin nə qədər olduğuna baxır. Unutmayın, haplotip, üzərində bəzi spesifik nukleotid polimorfizmləri olan bir blokdur. Buradakı Y oxunun üzərində 650.000 giriş var. Əlbəttə ki, hamısı bir-birinə qarışır, onları görmək çətindir. X oxunun üzərində düzülmüş 928 nəfər var. Bu, planetdəki insan genetik müxtəlifliyinin nümunəsidir. Orada çox az şey görə bilərsiniz. Müxtəlif rəngləri görə bilərsiniz. Yaxşı?

İndi bunu götürsəniz və sonra filogenetik analiz alətlərindən istifadə edərək bu məlumat dəstində hansı tarixi quruluşun olduğunu soruşsanız, əldə etdiyiniz budur. Afrikada bir qrup alırsınız. Siz bəşəriyyətin Afrikadan çıxmasını görə bilərsiniz–bunun təxminən 100.000 il əvvəl baş verdiyi güman edilir–və sonra siz bizim dünya üzrə genişlənməyimizin çox, çox gözəl genetik izini əldə edirsiniz.

Partlayışdan əvvəl Yaxın Şərqdə bir müddət dayandıq. Biz təxminən 50.000 il əvvələ qədər Yaxın Şərqdə idik, sonra Avropaya gedən bir qrup var idi və digər qruplar daha sonra oradan ayrılaraq Asiyaya yola düşdülər. Təxminən 40.000 il əvvəl insanlar Papua-Yeni Qvineya və Avstraliyaya getdilər və yəqin ki, təxminən 15-20.000 il əvvəl bir qrup insan yerli amerikalılar olmaq üçün Şimali Amerikaya doğru Berinq düzü üzərindən yola düşdülər, sonra başqa bir qrup. Şərqi Asiyada şaxələnmişdir. Beləliklə, genetik variasiya tarixində çoxlu məlumat var.

Fəsil 5. Genetik Variasiyanın Saxlanması [00:26:52]

Beləliklə, indi etmək istədiyim şey, hər hansı bir populyasiyada bu qədər genetik dəyişkənliyin qorunub saxlanılmasının dörd ümumi səbəbini verməkdir. Dərsliyə nəzər salsanız görərsiniz ki, insanlarda olduğu kimi, demək olar ki, istənilən növün vəhşi populyasiyalarında da böyük miqdarda genetik variasiya var. İnsanlarda bu, demək olar ki, hər hansı digər növdən daha yaxşı təhlil edilir. Ancaq indi yer üzündəki istənilən növ üçün buna bənzər bir şey edilə bilər və bunu etmək getdikcə daha ucuz və ucuzlaşır.

Beləliklə, seçim və sürüşmə həm genetik dəyişkənliyin saxlanmasını izah edə bilər. Və uzun müddət təkamül genetikası daxilində gördüklərimizin seçimlə, yoxsa sürüklənmə ilə izah edildiyi ilə bağlı mübarizə gedirdi. Görünür, məhsuldar sual deyil. İstənilən konkret halda, gördüyünüz nümunənin təbii seleksiya tarixinə və ya sürüşmə tarixinə görə olduğuna cavab vermək olduqca çətindir. Onların hər ikisi kifayət qədər bir neçə naxış yaratmağa qadirdir və bu nümunələr üst-üstə düşür.

Beləliklə, çox konkret bir işi götürsəniz və onu ətraflı öyrənsəniz, seçimə və ya sürüşməyə aparıcı rol verə bilərsiniz. Məsələn, siz insan xromosomunun bir hissəsində seçim imzasını tapa bilərsiniz, bu, orada müəyyən bir xəstəlikdən təsirlənmiş bir genin olduğunu göstərir. Ancaq planetdəki bütün növlər üçün seçmə və ya sürüşmənin daha vacib olması ilə bağlı ümumi cavab, yəqin ki, qeyri-realdır. Bu suala cavab verməyə çalışmaq yəqin ki, səmərəli tədqiqat səyi deyil.

Beləliklə, prinsipcə genetik dəyişkənliyi qoruya bilən vəziyyətlər bunlardan dördüdür. Mutasiya və sürüşmə arasında tarazlıq ola bilər, mutasiya və seçim arasında tarazlıq, heteroz və ya həddindən artıq dominantlıq və mənfi tezlik asılılığı ola bilər. Odur ki, mən indi bunları nəzərdən keçirəcəyəm və onların hər biri üzərində düşüncə tərzinin necə işlədiyini sizə hiss etdirəcəyəm. Bunu etməklə, biz tarazlıqlarla məşğul olacağıq və həqiqətən də təhlilə yaxınlaşmağın başqa yolları da var, lakin tarazlıq yanaşması bunu mürəkkəb kompüter modelləri ilə deyil, sadə cəbrlə etməyə imkan verən yanaşmadır. Biz bunu riyazi rahatlıq üçün edirik.

Biz bunu həm də ona görə edirik ki, şeylərin tarazlıqda olduğu dövrlər, onların dinamik şəkildə dəyişdiyi dövrlərlə müqayisədə kifayət qədər uzun ola bilər, bu təkamül mesajı kimi görünür, lakin bu xüsusi məsələyə münasibətdə genetik variasiya, biz həqiqətən o dövrlər haqqında çox şey bilmirik. Seçim irəli və geri gedə bilər, populyasiyalar içərisində işlər gedəndə durğunluq içində görünə bilər. Bu sual həqiqətən həll olunmayıb.

İmmun genlərimiz baxımından şimpanzelərlə müəyyən polimorfizmləri paylaşdığımızı bilirik. Görünür, bunlar insanlar və şimpanzelər təqribən beş-altı milyon il əvvəl, xəstəliklərə qarşı müqavimət baxımından inkişaf etmiş şeylərdir. Beləliklə, şübhəsiz ki, bu genetik variasiya beş-altı milyon ildir. Bizdə bunu bildiyimiz o qədər də çox hal yoxdur, lakin orada daha çoxu ola bilər, sadəcə kəşf olunmamış.

Bir az terminologiya. Mutasiyanın fiksasiya ehtimalı onun populyasiyada yayılma və sabitləşmə ehtimalıdır. Bu, istənilən vaxt onun tezliyinə bərabərdir. Fiksasiya müddəti, nəsillər boyu sabitləşmək üçün nə qədər vaxt lazımdır. Mən bu fikirləri daha əvvəl lövhəyə qoydum və mən buna qayıtmaq istərdim, çünki bir dəqiqədən sonra ona istinad etmək istərdim.

Beləliklə, əgər bu, burada tezlikdirsə, Y oxunda 0-dan 1-ə gedə bilər və əgər bu vaxtdırsa, burada, bu, minlərlə nəsil ola bilər. Əksər neytral allellərin taleyi, populyasiyaya daxil olduqda, tezliyi bir az artacaq və sonra kənara sürüklənəcək. Onların sabitləşmə ehtimalı azdır, çünki ilk dəfə yarandıqda çox nadirdirlər və son fiksasiya ehtimalı birbaşa onların tezliyinə bərabərdir. Beləliklə, böyük bir populyasiyada əksər mutasiyalar yox olur. Amma hərdən bir yerdə sürüklənəcək və 1.0 tezliyinə çatdıqda, sabitləşəcək. Yaxşı?

Beləliklə, fiksasiya ehtimalı yarana biləcək bütün mutasiyalardan çoxu kənara çıxan mutasiyaların müəyyən edilməsi ehtimalıdır və bu, kiçik bir rəqəmdir. Və fiksasiya müddəti, düzəltmək üçün nə qədər vaxt lazımdır, bu prosesin baş verməsi üçün orta hesabla nə qədər vaxt lazımdır. Beləliklə, bu, fiksasiya vaxtıdır və bu, bir çox belə hadisələrin ortalamasıdır. Beləliklə, lövhədə baxdığınız bu şəkil, həqiqətən də, bir növ dəqiq, konkret vəziyyət deyil, sadəcə təlqinedici bir şəkil olmalıdır. Çox, çox fərqli geni təmsil etdiyinə görə, onlar genomun müxtəlif mümkün yerlərində baş verir.

İndi neytral allel üçün, mənim orada eskiz etdiyim kimi, fiksasiya sürəti yalnız mutasiya sürətinə bərabərdir. Bu, əhalinin sayından asılı deyil. Fiksasiya ehtimalı, dediyim kimi, cari tezliyə bərabərdir. Yeni bir mutasiya üçün, bu uşaqlardan biri burada, lap başlanğıcda, 1/2N düzəldilməli və 1-1/2N itirilməlidir. Bu o deməkdir ki, onların çoxu itib. N əhalinin sayıdır. N böyük rəqəmdir.

Çünki populyasiyada genin 2N nüsxəsi var və əgər mu mutasiya dərəcəsidirsə, bu, hər nəsildə 2mu yeni mutasiyaların olması deməkdir və onların hər biri üçün fiksasiya ehtimalı 1/2N-dir. Beləliklə, yeni mutasiyaların fiksasiya sürəti təxminən 2mu dəfə 1/2N-dir ki, bu da mutasiya sürətinə bərabərdir. Bu, hər gen üçün təxminən 10-5-dən 10-6-ya bərabərdir və bu o deməkdir ki, molekulyar saat hər 100.000-1.000.000 nəsildə bir neytral genə bir dəfə tıklanır.

Fiksasiya sürəti populyasiyanın ölçüsündən asılı deyil və bu, populyasiyada mutasiyanın baş vermə ehtimalı orada neçə orqanizmin olmasından asılıdır. Onların bütün genomlarını mutasiyaları tutmaq üçün yayılmış şəbəkə kimi düşünə bilərsiniz–sadəcə nə qədər böyükdürsə, hər hansı bir nəsildə mutasiyalar bir o qədər çox olar–və bu, onlara daha uzun sürməsi faktını tam olaraq kompensasiya edəcəkdir. düzəldin. Əhali nə qədər çox olarsa, bu proses bir o qədər uzun çəkir. Lakin əhali nə qədər çox olsa, bunların çoxu əslində fiksasiyaya keçir. Bu iki şey tam olaraq kompensasiya edir. Yaxşı?

Kiçik bir əhalidə onların əksəriyyəti itirilir. Bir neçəsi fiksasiyaya çatır, ona sürətlə çatır və böyük populyasiyalarda daha çox yeni mutasiyalar sabitləşir, lakin hər biri bunu daha yavaş edir. Bu şeylər kompensasiya edir və bütün genomu nəzərdən keçirsəniz, fiksasiya dərəcəsi populyasiyanın ölçüsündən asılı deyil. Bütün genom üzrə müəyyən edilən fərqlərin sayı populyasiyanın ölçüsündən asılı deyil.

İndi təkamül genetikasında texniki bir anlayış var effektiv əhali ölçüsü, və bu, təsadüfi cütləşən populyasiyanın ölçüsüdür, zamanla dəyişmir, onun genetik dinamikası nəzərdən keçirilən real populyasiyaya uyğun gəlir. Beləliklə, biz bilirik ki, bu fərziyyələrin çoxlu pozulması var. Yaxşı? Populyasiyalarda təsadüfi cütləşmə yoxdur. Onlar zamanla ta-da ta-da dəyişirlər. Həqiqi əhalini necə götürüb onu hesablamaq asan olan bir şeyə necə çevirə bilərik?

Yaxşı, bunun üsulları var. Nəzərə alınmalı olan faktorlar ailənin ölçüsünün dəyişməsi, qohumluq, əhalinin sayının dəyişməsi və yetişdirilən hər cinsin sayının dəyişməsidir. Beləliklə, bunlardan birini təsvir etmək, onun təsiri haqqında sizə bir fikir vermək üçün Şimali Amerikadakı mal-qaraya baxın.

Şimali Amerikada təxminən 100.000.000 dişi mal-qara var. Süni mayalanma yolu ilə orta hesabla dörd erkək tərəfindən mayalanırlar. Beləliklə, 100.000.000 inəyi mayalandıran dörd öküz var. Genetik olaraq danışsaq, əhalinin sayı nə qədərdir? Təxminən 16-dır. Yaxşı? Beləliklə, bir cinsi çox az sayda məhdudlaşdırmaqla, genlərin növbəti nəslə keçmək üçün keçə biləcəyi bir yolu məhdudlaşdırdıq. Və onun kişi tərəfini bu qədər kiçik etməklə, bir genin bu kimi bir prosesə uyğun olaraq sabitləşməsi ehtimalını qərəzli hesab etdik.

O kişi tərəfi həqiqətən kiçik bir əhalidir. Beləliklə, orada 100.000.000 qadın olması faktını tamamilə üstələyir. Çünki düşünsəniz, hər dəfə bu genlərdən biri dişidən keçib körpəyə keçib gələcək nəsil yetişdirəndə o, populyasiyanın kişi tərəfindən keçəcək, elə deyilmi?– nəsillərdən keçir. Və işlənib hazırlanmış bu düsturlar bizə o mürəkkəb vəziyyəti götürmək və Şimali Amerikada mal-qarada genetik sürüşmənin necə baş verəcəyini gözləyə biləcəyimizə dair zərfdən tez, faydalı hesablamalar etmək imkanı verir. Əsasən onlar kiçik bir əhalidir.

Beləliklə, mutasiya-drift balansının əsası budur. Mutasiya-drift tarazlığında populyasiyadakı genetik dəyişkənliyin miqdarı onun vasitəsilə hərəkət edən genlərin sadəcə bir şəklidir. Əgər mən bu diaqrama qayıtsaydım və bu prosesə daha çox gen qoysaydım və sizdən istənilən vaxt çıxıb populyasiyadan nümunə götürməyinizi xahiş etsəm, siz müəyyən vaxtda nümunə götürərdiniz. zaman və siz mənə deyəcəksiniz ki, bizim nə qədər genimiz var, o da nə qədər genin üzərində hərəkət edir. Yaxşı?

İndi genetik dəyişkənliyi qoruyacaq bir mexanizm üçün ikinci ehtimal mutasiya və seçim arasındakı tarazlıqdır. Mutasiyalar populyasiyaya şeylər gətirir. Seçim onları çıxarır. Beləliklə, əgər N fərddən ibarət haploid populyasiyaya malik olsaydıq və mutasiya nisbətimiz mu varsa, hər nəsil Nmu yeni mutasiyalar alırıq. Əsas fikir ondan ibarətdir ki, əgər mutasiya seçim balansı varsa, onda daxil olan rəqəm çıxan saya bərabərdir ki, bu mexanizm populyasiyada genetik dəyişkənliyin miqdarını tarazlaşdıracaq.

Beləliklə, əgər mutant fərdlər qeyri-mutantlardan daha aşağı uyğunluğa malikdirlərsə və əgər q mutantların tezliyidirsə, onda seçim hər nəsildə NSq mutantlarını çıxarır. Və tarazlıqda, gələn ədəd çıxan ədədə bərabər olduqda, gələn ədəd çıxan ədədə bərabərdir və bu, bizə mutasiya sürətinin tarazlıq tezliyini seçim əmsalına bölərək verir. Bu, çox sadə bir nəticədir.

Diploid populyasiya üçün eyni cür düşünsəniz, tarazlıq tezliyinin resessivlər üçün seçimə bölünən mutasiya dərəcəsinin kvadrat kökü və dominantlıq üçün haploidlər üçün olduğu kimi olacağını alırsınız. Yaxşı? Beləliklə, bunun bəzi nümunələri var.

Nadir insan genetik xəstəlikləri var, məsələn, fenilketonuriya, fenilalanini metabolizə edə bilməməsidir. Qafqazlılarda və Çinlilərdə təxminən 200.000-də 1 tezliyi var. Çox güman ki, seçim mutasiya balansındadır. O, aşağı tezlikdədir, lakin populyasiyada mövcuddur. Bununla insanlar seçici bir dezavantajdan əziyyət çəkirlər. O, mutasiyaya uğrayaraq geri qayıdır və seçilməkdə davam edir. Nəticə balansdır, tamam və bu olduqca nadirdir.

Təbii populyasiyalarda seçimi təmin edəcək üçüncü mexanizm seçici qüvvələrin tarazlığıdır, yəni heterozigot hər iki homozigotdan daha yaxşıdır. Klassik, məşhur bir hadisə var və bu, həmişə bu kontekstdə müzakirə edilir və maraqlıdır ki, bu kontekstdə həmişə müzakirə olunan məsələdir və cavabı tapmaq çətin olub. daha çox. [Gülür] Yaxşı? Bu oraq hüceyrəli anemiyadır.

İndi bu, malyariyaya həssas olan normal heterozigotdur. Heterozigot malyariyaya davamlıdır, oraq hüceyrəli homozigot isə qansız və xəstədir. Və bu cür nisbi fitnes yaradır. Və, əslində, əgər–H burada həqiqətən mənfi bir rəqəm olacaq. Yaxşı? Beləliklə, heterozigotun uyğunluğu hər iki homozigotun uyğunluğundan daha yüksək olacaq. Və siz daha sonra təyin edə bilərsiniz–tarazlıq tezliyi P əsasının p-yə bərabər olduğu, başqa sözlə, növbəti nəsildəki tezlik bu nəsildəki tezliklə eyni olacaq.

Bu hansı tezlikdə baş verir? Yaxşı, bu kiçik tənliklər təmin edildikdə baş verir. Maraqlısı isə odur ki, onlara baxanda seçim əmsalı onların içindən düşüb. Tarazlıq tezliyi seçim təzyiqindən asılı deyil, genin heterozigotda nə qədər tez-tez ifadə olunduğundan asılıdır. Beləliklə, həqiqətən heterozigot üstünlüyündən asılıdır.

İndi real vəziyyət bundan daha mürəkkəbdir. Bir neçə belə oraq alleli var. Onlar tezliyi dəyişirlər.Tarazlıq fərziyyəsi həqiqətən Təbiətdə tətbiq edilmir, lakin bu, bizə nə qədər gözləmək lazım olduğuna dair kobud qaydalar verir və oraqvari hüceyrəli anemiyası olan insanlar malyariya olan bölgələrdən köçən kimi, kifayət qədər vaxt tələb olunur. həmin allelin populyasiyadan yox olması üçün.

Dördüncü mexanizm seçim qüvvələrinin tarazlığıdır ki, məsələn, A2 üçün A2 0 olduqda, burada yüksək uyğunluq var və tezliyi artdıqca bu tənliyə uyğun olaraq uyğunluğu aşağı düşür. İndi A1 tezlikləri bu ox boyunca tərsinə çevrilir. A1 burada 1.0, burada isə 0-dır. A1 aşağı tezlikli olur–yüksək tezlikdə olduqda aşağı uyğunluq, aşağı tezlikdə isə yüksək uyğunluq olur. A2 yüksək tezlikdə aşağı tezlikdə yüksək uyğunluğa malikdir. Beləliklə, hər ikisi nadir hallarda daha yaxşı işləyirlər. Düşünürəm ki, bu diaqramdan intuitiv olaraq görə bilərsiniz ki, tarazlıqda onların fitnesləri tam olaraq eyni olduqda dəyişməyi dayandıracaqlar.

İndi bu cür maraqlı nümunələr var. Bunlardan biri Ronald Fişerin 50:50 cins nisbətinin niyə bu qədər yaygın olduğuna dair klassik arqumentidir ki, niyə bir çox populyasiyada yarı qadın və yarı kişi görürük. Bundan kənarlaşmalar maraqlıdır. Bu cür şeylər təkamül sabit strategiyaları ilə baş verir və bunlar təkamül oyun nəzəriyyəsi daxilində bir çox problemin həllidir. Müəyyən şəraitdə onlara Nash tarazlığı da deyilir və onlar iqtisadiyyat və siyasət elmində də vacibdir.

İmmunitet sistemindəki böyük miqdarda genetik dəyişkənliyin, tezlikdən asılı seçim səbəblərinə görə mövcud olduğu düşünülür, əsasən patogenə davamlı genlər nadir hallarda üstünlük əldə edirlər, çünki onlar ümumi olduqda, patogenlər onların üzərində inkişaf edir. Onlar az-çox oturan ördəklərdir, onlar sabit təkamül hədəfidirlər.

Lakin onlar daha çox yayıldıqca və onların üzərində daha çox patogenlər inkişaf etdikcə və bu orqanizmlər getdikcə xəstələndikcə, nadir olanların üstünlüyü var. Və sonra tezliyi artmağa başlayanda eyni proses eyni proses baş verir, yenidən davam edir və bir müddət sonra siz hər biri aşağı tezlikdə faydalı olan və heç biri yüksək tezlikdə faydalı olmayan yüzlərlə gen əldə edirsiniz. tezlik.

Beləliklə, bu, bizim də daxil olmaqla, təbii populyasiyalarda genetik dəyişkənliyi qoruyan çox vacib mexanizm növüdür. Kəmiyyət xüsusiyyətlərinə baxsaq, məsələn, doğum çəkisi–burada klassik bir nümunədir. Bu, 1950-1960-cı illərdə ABŞ-da doğulan körpələr üçündür və bu, müxtəlif çəkilərdə olan körpələr üçün ölüm faizidir. Siz görə bilərsiniz ki, doğum çəkisini təxminən 7 funt sterlinqdə sabitləşdirmək üçün fəaliyyət göstərən stabilləşdirici seçim var və onun ətrafında variasiya var. Və təəccüblənə bilərsiniz ki, niyə bunun ətrafında hər hansı bir dəyişiklik var? Niyə bütün körpələr optimal doğum çəkisinə malik deyillər? Bu, çox vacib bir şeydir. Və bunun həqiqətən iki cavabı var.

Biri odur ki, ana və körpə, ata və ana arasında uşağa nə qədər sərmayə qoyulması ilə bağlı təkamül xarakterli maraq toqquşmaları var və bunlar müəyyən dəyişikliyə səbəb olur. Və mutasiya seçim balansı var. Belə ki, bu, yəqin ki, yüzlərlə gen tərəfindən təyin olunan bir xüsusiyyətdir və bu genlərin hər birində populyasiyaya mutasiyalar gəlir və bu genlərin hər birində mutasiya seçim balansı var və bunu əlavə etdikdə yüzlərlə genlər arasında kifayət qədər müxtəliflik əldə edirsiniz. Təbii ki, bu dəyişkənliyin bəziləri həm də ananın pəhrizində və hamiləlik zamanı onun fizioloji vəziyyətinin digər hissələrindəki ətraf mühit dəyişikliklərinin inkişaf təsirləri ilə əlaqədardır.

Fəsil 6. Nəticə [00:47:03]

Beləliklə, ümumiləşdirmək üçün. Genetik dəyişkənliyin mənşəyi və saxlanması əsas məsələlərdir mutasiyalar mənşəlidir. Rekombinasiyanın böyük təsiri var. Təbii populyasiyalarda böyük miqdarda genetik variasiya var. HapMap Layihəsindən bizimlə, insanlarla bağlı məlumatları və tək nukleotid polimorfizmlərindəki bütün fərqlərinizi, yanınızda oturan şəxsdən və o vaxtdan bəri oxşar tarixə malik olan insanlarla necə paylaşdığınızı unutmayın. Afrikadan çıxdıq.

Bu dəyişkənliyin saxlanmasını müxtəlif növ mexanizmlərlə, əsasən mutasiya və sürüşmə, mutasiya və seçim arasında tarazlıq üçün və bir növ balanslaşdırıcı seçimlə, ya heteroz, ya da tezlikdən asılı seçimlə izah edə bilərik. Və biz hesab edirik ki, bir çox kəmiyyət xüsusiyyətlərindəki variasiya –insan doğum çəkisi, insan bədən ölçüsü, atletik performans və bir çox başqa şeylər–mutasiya seçim balansı, eləcə də digər amillərlə təmin edilir. Beləliklə, növbəti dəfə təkamüldə inkişafın rolu haqqında danışacağam.


Nəzarət Sistemi

Müasir insanların yeni ərazilərə girərkən mübarizə aparmalı olduqları ən ölümcül düşmənlərdən biri də toxunulmazlığı olmayan ən kiçik - yeni yoluxucu xəstəliklər idi. Almaniyanın Leypsiq şəhərindəki Maks Plank adına Təkamül Antropologiya İnstitutunun bioinformatiki Janet Kelso, "Patogenlər oradakı ən güclü seçici qüvvələrdən biridir" dedi.

Bu ilin əvvəlində Kelso və əməkdaşları Neandertal DNT-nin böyük bir hissəsini - 143.000 DNT baza cütü uzunluğunda - müəyyən etdilər ki, bu da müasir insanların xəstəliklərlə mübarizə aparmasında əsas rol oynaya bilər. Bölgə anadangəlmə immun sisteminin bir hissəsi olan üç fərqli geni əhatə edir, patogenlərə qarşı ilk müdafiə xəttini təşkil edən molekulyar nəzarət sistemi. Bu genlər, immun hüceyrələrinə yad işğalçıları aşkarlamağa və immunitet sistemini hücuma tətikləməyə kömək edən zülallara bənzər reseptorlar istehsal edir.

Müasir insanlar DNT-nin bu uzanmasının bir neçə fərqli versiyasına sahib ola bilərlər. Ancaq variantlardan ən azı üçünün arxaik insanlardan gəldiyi görünür - ikisi Neandertallardan və biri Denisovalılardan. Bu variantların nə etdiyini anlamaq üçün Kelso komandası genomik və sağlamlıq məlumatlarının toplandığı ictimai verilənlər bazalarını araşdırdı. Onlar aşkar ediblər ki, neandertal variantlarından birini daşıyan insanların bu xəstəliyə yoluxma ehtimalı azdır H. pylori, xoralara səbəb olan, lakin saman qızdırması kimi ümumi allergiyadan əziyyət çəkmə ehtimalı daha yüksək olan bir mikrob.

Kelso bu variantın erkən insanların müxtəlif bakteriyalara qarşı müqavimətini artıra biləcəyini düşünür. Bu, müasir insanlara yeni əraziləri müstəmləkə etdikdə kömək edərdi. Ancaq bu əlavə müqavimət bir qiymətə gəldi. Kelso, "Bunun əvəzi patogen olmayan allergenlərə daha həssas olan daha həssas bir immunitet sistemi idi" dedi. Lakin o, bunun sadəcə bir nəzəriyyə olduğunu diqqətə çatdırdı. "Bu nöqtədə biz çox fərziyyə irəli sürə bilərik, lakin bunun necə işlədiyini dəqiq bilmirik."

Müasir genomda tapılan Neandertal və Denisov genlərinin əksəriyyəti daha sirlidir. Neandertal və ya Denisova versiyasının əcdadlarımıza necə kömək edə biləcəyini bir yana qoyaq, alimlərin bu genlərin nə etdiyi barədə qeyri-müəyyən bir təsəvvürləri var. Akey, "Bu genlərin biologiyasını daha yaxşı başa düşmək, müasir populyasiyalarda gördüyümüz dəyişikliklərə hansı seçici təzyiqlərin səbəb olduğunu anlamaq vacibdir" dedi.

İndi Kelso kimi bir sıra tədqiqatlar aparılır, müasir insanlarda tez-tez rast gəlinən Neandertal və Denisovan variantlarını bədən yağının paylanması, maddələr mübadiləsi və ya digər amillər kimi spesifik xüsusiyyətlərlə əlaqələndirməyə çalışırlar. Təxminən 28.000 Avropa əsilli insan üzərində bir araşdırma dərc edilmişdir Elm fevral ayında elektron sağlamlıq qeydlərindən alınan məlumatlarla arxaik gen variantları uyğunlaşdırıldı. Ümumiyyətlə, Neandertal variantları nevroloji və psixiatrik pozğunluqların yüksək riski və həzm problemləri riskinin aşağı olması ilə əlaqələndirilir. (Bu tədqiqat adaptiv DNT-yə diqqət yetirmədi, buna görə də seçim əlamətləri göstərən arxaik DNT seqmentlərinin bu gün bizə necə təsir etdiyi aydın deyil.)

Hal-hazırda, bu cür tədqiqatlar üçün mövcud olan məlumatların çoxu tibbi problemlərə yönəldilmişdir - bu məlumat bazalarının əksəriyyəti diabet və ya şizofreniya kimi xəstəliklərlə əlaqəli genləri tapmaq üçün hazırlanmışdır. Lakin UK Biobank kimi bir neçəsi daha genişdir və iştirakçıların görmə qabiliyyəti, koqnitiv test xalları, psixi sağlamlıq qiymətləndirmələri, ağciyər tutumu və fitnes haqqında məlumat saxlayır. Birbaşa istehlakçıya genetik şirkətlər də böyük, müxtəlif məlumat dəstlərinə malikdirlər. Məsələn, 23andMe istifadəçilərin genetikasını nəsil, sağlamlıq riski və digər bəzən qəribə xüsusiyyətlər, məsələn, şirin dişi və ya tək qaşları olub-olmaması ilə bağlı ipuçları üçün təhlil edir.

Əlbəttə, Neandertallardan və Denisovalılardan əldə etdiyimiz DNT-lərin hamısı yaxşı deyildi. Əksəriyyət yəqin ki, zərərli idi. Həqiqətən, bizdə genlərin yaxınlığında daha az Neandertal DNT-si var ki, bu da onun zamanla təbii seçmə yolu ilə məhv edildiyini göstərir. Tədqiqatçılar genomlarımızın arxaik DNT-nin nəzərəçarpacaq dərəcədə olmadığı bu hissələri ilə çox maraqlanırlar. Sankararaman, "Genomda gördüyümüz qədər Neandertal və ya Denisovanın əcdadları olmayan həqiqətən böyük yerlər var - bəzi proseslər bu bölgələrdən arxaik materialı təmizləyir" dedi. "Bəlkə də onlar müasir insanlar üçün funksional baxımdan vacibdir."