Знание-сила, 2005 № 05 (935)

Еще один загадочный ген, точнее, целое семейство, получившее название "Морфей". Особенность этого семейства в том, что оно состоит из множества копий одного и того же гена (у людей порядка 17, у обезьян 20- 25), которые появились путем дублирования одного и того же исходного гена Дублирование это началось примерно тогда же, когда ветвь обезьян- приматов отделилась от ветви всех прочих мартышек, то есть около 25 млн лет назад, и происходило очень быстро в ходе дальнейшей эволюции приматов. Обычно ускоренная эволюция (мутирование) какого-либо гена указывает на его эволюционную значимость для данного вида существ. К сожалению, ученые пока только гадают о том, какие эволюционные преимущества могли давать человеку новые копии гена Морфей.

Открытие генного семейства Морфей лишний раз подчеркнуло эволюционную важность дублирования генов. Примерно около 5% всего человеческого генома состоит из копий, появившихся в результате недавних дублирований. 5% — это средняя доля всего генома, умещающаяся на одной хромосоме. Таким образом, дублирование как бы изменило человеческий геном на целую хромосому! У мышей "дубли" занимают лишь 1-2% генома, а у дрозофил и Сэлеганса ленточного червя — от 0,1 до 0,01%.

Эти цифры заставляют вспомнить давнюю гипотезу японского биолога Оно, согласно которой именно дублирование отдельных генов и даже целых больших кусков генома — "главный двигатель эволюции". Возможно, именно дублирование каких-то определенных генов обусловило отличие человека от шимпанзе.

По мнению Оно, дублирование, приводящее к появлению двух копий одного и того же гена, дает организму определенное эволюционное преимущество. Случайные мутации могут менять строение одной копии, не мешая другой выполнять ее прежние функции. В результате у организма постепенно появляются альтернативные биологические возможности, позволяющие ему переключиться на иной, более совершенный путь развития. Если же мутации в копии окажутся регрессивными или вредными, организм может эту копию заблокировать.

/ Не возноситесь слишком: у вас столько же генов, сколько у обезьяны и у... мыши.

/ Человека человеком делают всего несколько генов, связанных с мозгом.., нет, с речью...

/ Полигон эволюции или просто запас на всякий случай?

/ И все-таки главное — в регуляторах.../

Само появление копий того или иного гена генетики связывают с наличием в геноме множества повторений, вызываемых особыми "генетическими паразитами" — так называемыми транспозонами, или "прыгающими генами". Это такие гены, вся работа которых состоит в том, чтобы создавать свои копии и рассеивать их по всей цепи ДНК. Один из них, особенно активный транспозон, которому дали название ALU, появился в геноме, согласно нынешним исследованиям, примерно 55 млн лет назад. Он быстро наполнил ДНК множеством своих копий, и это привело к тому, что началось такое же быстрое дублирование белок-кодирующих генов. Дело в том, что в ходе полового размножения сходные хромосомы обмениваются друг с другом сходными участками своих ДНК (рекомбинация), но при наличии в одной какой-либо хромосоме нескольких копий транспозона происходит сбой такой рекомбинации, хромосомы обмениваются несходными кусками, и в результате на одной хромосоме может появиться лишняя копия какого-то гена, а на второй этот ген будет вообще отсутствовать — возникает дублирование генов.

Ученые выявили два периода особенно интенсивного дублирования генов в линии обезьян. Первый начался после появления ALU и закончился примерно 25 млн лет назад, что совпадает с "моментом" появления приматов как отдельного семейства. Второй взрыв дублирования произошел 6-4 млн лет назад — как раз когда общий предок обезьян и людей дал начало двум разным линиям: линии шимпанзе и линии гоминидов.

Другие биологи эти выводы оспорили. Возможно, копии существующих генов являются не столько "полигоном эволюции", сколько просто "запасными вариантами", вступающими в действие в случае порчи исходного гена. Ведь даже дублирование целых кусков генома — как это произошло у маиса или у африканской "рогатой лягушки" — не повлекло за собой никаких видимых эволюционных последствий. Кроме того, оказалось, что наличие многих генных копий не влияет на те биохимические процессы, в которых участвуют эти гены. И наконец, было показано, что сами копии накапливают эволюционносущественные мутации ничуть не быстрее, чем исходные гены. Так что их особое эволюционное значение вроде бы не подтверждается фактами.