Читаем The Epigenetics Revolution полностью

But DNA methylation is also an aspect of epigenetics where there are clear differences in the way plants and higher animals use the same basic system. One of the most obvious differences is that plants don’t just methylate at CpG motifs (cytosine followed by a guanine). Although this is the most common sequence targeted by their DNA methyltransferases, plants will also methylate a cytosine followed by almost any other base[289].

A lot of DNA methylation in plants is focused around non-expressed repetitive elements, just like in mammals. But a big difference becomes apparent when we examine the pattern of DNA methylation in expressed genes. About 5 per cent of expressed plant genes have detectable DNA methylation at their promoters, but over 30 per cent are methylated in the regions that encode amino acids, in the so-called body of the genes. Genes with methylation in the body regions tend to be expressed in a wide range of tissues, and are expressed at moderate to high levels in these tissues[290].

The high levels of DNA methylation at repetitive elements in plants are very similar to the pattern at repetitive elements in the chromatin of higher animals such as mammals. By contrast, the methylation in the bodies of widely expressed genes is much more like that seen in honeybees (which don’t methylate their repetitive elements). This doesn’t mean that plants are some strange epigenetic hybrid of insects and mammals. Instead, it suggests that evolution has a limited set of raw materials, but isn’t too obsessive about how it uses them.

Chapter 16. The Ways Ahead

Prediction is very difficult, especially about the future.

Niels Bohr

One of the most exciting things about epigenetics is the fact that in some ways it’s very accessible to non-specialists. We can’t all have access to the latest experimental techniques, so not all of us will unravel the chromatin changes that underlie epigenetic events. But all of us can examine the world around us and make predictions. All we need to do is look to see if a phenomenon meets the two most essential criteria in epigenetics. By doing this, we can view the natural world, including humans, in a completely new light. These two criteria are the ones we have returned to over and over again throughout this book. A phenomenon is likely to be influenced by epigenetic alterations in DNA and its accompanying proteins if one or both of the following conditions are met:

Two things are genetically identical, but phenotypically variable;

An organism continues to be influenced by an event long after this initiating event has occurred.

We always have to apply a common sense filter, of course. If someone loses their leg in a motorbike accident, the fact that they are still minus a leg twenty years later doesn’t mean that we can invoke an epigenetic mechanism. On the other hand, that person may continue to have the sensation that they have both legs. This phantom limb syndrome might well be influenced by programmed gene expression patterns in the central nervous system that are maintained in part by epigenetic modifications.

We are sometimes so overwhelmed by the technologies used in modern biology that we forget how much we can learn just by looking thoughtfully. For example, we don’t always need sophisticated laboratory equipment to determine if two phenotypically different things are genetically identical. Here are a couple of examples with which we are all familiar. Maggots turn into flies and caterpillars turn into butterflies. An individual maggot and the adult fly into which it finally develops must have the same genetic code. It’s not as if a maggot can request a new genome as it metamorphoses. So, the maggot and the fly use the same genome in completely different ways. The painted lady caterpillar has interesting spikes all over its body and is fairly dull in colour. Like a maggot, it has no wings. The painted lady butterfly is a beautiful creature, with enormous wings coloured black and vivid orange, and it has no big spikes on its body. Once again, an individual caterpillar and the butterfly into which it develops must have the exact same DNA script. But the final productions from these scripts differ enormously. We can hypothesise that this is likely to involve epigenetic events.

Перейти на страницу:

Похожие книги

Происхождение мозга
Происхождение мозга

Описаны принципы строения и физиологии мозга животных. На основе морфофункционального анализа реконструированы основные этапы эволюции нервной системы. Сформулированы причины, механизмы и условия появления нервных клеток, простых нервных сетей и нервных систем беспозвоночных. Представлена эволюционная теория переходных сред как основа для разработки нейробиологических моделей происхождения хордовых, первичноводных позвоночных, амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Изложены причины возникновения нервных систем различных архетипов и их роль в определении стратегий поведения животных. Приведены примеры использования нейробиологических законов для реконструкции путей эволюции позвоночных и беспозвоночных животных, а также основные принципы адаптивной эволюции нервной системы и поведения.Монография предназначена для зоологов, психологов, студентов биологических специальностей и всех, кто интересуется проблемами эволюции нервной системы и поведения животных.

Сергей Вячеславович Савельев , Сергей Савельев

Биология, биофизика, биохимия / Зоология / Биология / Образование и наука
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни
Энергия, секс, самоубийство. Митохондрии и смысл жизни

Испокон веков люди обращали взоры к звездам и размышляли, почему мы здесь и одни ли мы во Вселенной. Нам свойственно задумываться о том, почему существуют растения и животные, откуда мы пришли, кто были наши предки и что ждет нас впереди. Пусть ответ на главный вопрос жизни, Вселенной и вообще всего не 42, как утверждал когда-то Дуглас Адамс, но он не менее краток и загадочен — митохондрии.Они показывают нам, как возникла жизнь на нашей планете. Они объясняют, почему бактерии так долго царили на ней и почему эволюция, скорее всего, не поднялась выше уровня бактериальной слизи нигде во Вселенной. Они позволяют понять, как возникли первые сложные клетки и как земная жизнь взошла по лестнице восходящей сложности к вершинам славы. Они показывают нам, почему возникли теплокровные существа, стряхнувшие оковы окружающей среды; почему существуют мужчины и женщины, почему мы влюбляемся и заводим детей. Они говорят нам, почему наши дни в этом мире сочтены, почему мы стареем и умираем. Они могут подсказать нам лучший способ провести закатные годы жизни, избежав старости как обузы и проклятия. Может быть, митохондрии и не объясняют смысл жизни, но, по крайней мере, показывают, что она собой представляет. А разве можно понять смысл жизни, не зная, как она устроена?16+

Ник Лэйн

Биология, биофизика, биохимия / Биология / Образование и наука
Взаимопомощь как фактор эволюции
Взаимопомощь как фактор эволюции

Труд известного теоретика и организатора анархизма Петра Алексеевича Кропоткина. После 1917 года печатался лишь фрагментарно в нескольких сборниках, в частности, в книге "Анархия".В области биологии идеи Кропоткина о взаимопомощи как факторе эволюции, об отсутствии внутривидовой борьбы представляли собой развитие одного из важных направлений дарвинизма. Свое учение о взаимной помощи и поддержке, об отсутствии внутривидовой борьбы Кропоткин перенес и на общественную жизнь. Наряду с этим он признавал, что как биологическая, так и социальная жизнь проникнута началом борьбы. Но социальная борьба плодотворна и прогрессивна только тогда, когда она помогает возникновению новых форм, основанных на принципах справедливости и солидарности. Сформулированный ученым закон взаимной помощи лег в основу его этического учения, которое он развил в своем незавершенном труде "Этика".

Петр Алексеевич Кропоткин

Культурология / Биология, биофизика, биохимия / Политика / Биология / Образование и наука
Основы психофизиологии
Основы психофизиологии

В учебнике «Основы психофизиологии» раскрыты все темы, составляющие в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования содержание курса по психофизиологии, и дополнительно те вопросы, которые представляют собой «точки роста» и привлекают значительное внимание исследователей. В учебнике описаны основные методологические подходы и методы, разработанные как в отечественной, так и в зарубежной психофизиологии, последние достижения этой науки.Настоящий учебник, который отражает современное состояние психофизиологии во всей её полноте, предназначен студентам, аспирантам, научным сотрудникам, а также всем тем, кто интересуется методологией науки, психологией, психофизиологией, нейронауками, методами и результатами объективного изучения психики.

Игорь Сергеевич Дикий , Людмила Александровна Дикая , Юрий Александров , Юрий Иосифович Александров

Детская образовательная литература / Биология, биофизика, биохимия / Биология / Книги Для Детей / Образование и наука