A DNS-szekvenálási technológia segít a tudósoknak választ találni olyan kérdésekre, amelyek évszázadok óta sújtják az embereket. Az állati genomok feltérképezésével jobban megértjük, hogy a zsiráf hogyan kapta meg hosszú nyakát és miért olyan hosszú a kígyók. A genom szekvenálás lehetővé teszi, hogy összehasonlítsuk és összehasonlítsuk a különböző állatok DNS-ét, és kitaláljuk, hogyan fejlődtek és mivé váltak.
De néha rejtélyt nézünk szembe. Néhány állat genomjai nem tartalmaznak bizonyos géneket, amelyek más hasonló fajokban megjelennek, és jelen kell lenniük az állatok életben tartásához. Ezeket a nyilvánvalóan hiányzó géneket "sötét DNS-nek" hívják. Létezése megváltoztathatja az evolúció megértését.
Első ízben az Oxfordi Egyetem Adam Hargreaves vezetésével működő tudósok találkoztak ezzel a jelenséggel, miközben a homok patkány (Psammomys obesus), a sivatagokban élő gerbi faj genomját szekvenálják. Különösen a gerbil géneknek az inzulintermeléssel kapcsolatos géneit kívántak tanulmányozni, hogy megértsék, miért ez az állat különösen érzékeny a II. Típusú cukorbetegségre.
Amikor keresették az inzulin szekrécióját szabályozó Pdx1 gént, azt találták, hogy hiányzik az inzulin, valamint körülötte lévő 87 másik gén. Ezek közül a hiányzó gének közül néhány, beleértve a Pdx1-et is létfontosságú, és az állat nem élhet nélküle. Hol vannak?
Az első gondolat az volt, hogy a homok patkány testének több szöveteiben a tudósok olyan vegyi termékeket találtak, amelyek a "hiányzó" gének "utasításai" szerint jelenhetnek meg. Ez csak akkor lehetséges, ha a gének jelen vannak valahol a genomban. És ez azt jelzi, hogy nem hiányoztak, hanem egyszerűen eltűntek.
Ezen gének DNS-szekvenciái nagyon gazdag guaninban és citozinban, a DNS-t alkotó négy "bázis" molekula közül kettőben. Tudjuk, hogy a citozin- és guaninban gazdag szekvenciák problémákat okoznak néhány DNS-szekvenálási módszernél. És egyre valószínűbb, hogy a keresett gének a helyükön voltak, de nehezen megtalálhatók. Ezért ezt a rejtett szekvenciát "sötét DNS-nek" neveztük a sötét anyagokra való hivatkozásként, amely az univerzum 25% -át teszi ki, de amelyet nem találunk.
A homok patkány genomját tanulmányozva azt találtuk, hogy különösen annak egy részében sokkal több mutáció van, mint más rágcsálók géneiben. Ebben a mutációs ágyban az összes gén citozinban és guaninban gazdag DNS-sel volt, és olyan mértékben mutálódtak, hogy standard módszerekkel nehéz volt őket kimutatni. A túlmutáció gyakran meggátolja a gén működését, de a homok patkány gének a DNS-szekvencia radikális változása ellenére valamilyen módon továbbra is szerepet játszanak. Ez nagyon nehéz feladat a gének számára. Olyan, mintha a "Katyusha" énekelnék, csak magánhangzók használatával.
Ez a fajta sötét DNS korábban megtalálható a madarakban. A tudósok azt találták, hogy 274 gén "hiányzik" a jelenleg szekvenált madárgenomokban. Közöttük a leptin (egy hormon, amely szabályozza az energiaegyensúlyt) génje, amelyet a tudósok sok éve nem tudtak megtalálni. Ezekben a génekben ismét rendkívül magas citozin- és guanin-tartalom van, és termékeik megtalálhatók a madarak testének szöveteiben, még akkor is, ha maguk a gének nem állnak a genomikus szekvenciákba.
Promóciós videó:
Fénysugár sötét DNS-ben
A legtöbb tankönyvben van egy definíció, amelyből következik, hogy az evolúció két szakaszban megy végbe: a mutációt a természetes szelekció követi. A DNS mutáció egy gyakori és folyamatos folyamat, amely véletlenül teljesen megtörténik. A természetes szelekció határozza meg, mely mutációknak kell átmenniük és melyeket nem, általában attól függően, hogy milyen eredményt mutattak a szaporodási folyamatban. Röviden: egy mutáció variációt hoz létre a szervezet DNS-ében, és a természetes szelekció dönt arról, hogy megmarad-e vagy leesik-e, és így történik az evolúció.
A genomban a magas mutációjú zsebek azonban azt jelentik, hogy bizonyos helyeken a gének nagyobb eséllyel mutálnak, mint mások. Ez azt jelenti, hogy az ilyen fókuszok lehetnek alábecsült mechanizmusok, amelyek meghatározzák az evolúció menetét is. Ez azt jelenti, hogy a természetes szelekció nem lehet az egyetlen hajtóerő. Mostanáig úgy tűnik, hogy a sötét DNS jelen volt két különböző és általános állatfajban. De továbbra sem világos, hogy ez milyen széles körben elterjedt. Lehet-e valamennyi állat genomja sötét DNS-t tartalmazni, és ha nem, mi teszi a futógombákat és a madarakat egyedivé? A leginkább addiktív puzzle az lesz, hogy kitaláljuk, hogy a sötét DNS milyen hatással volt az állatok evolúciójára. A homok patkány példában a mutáció fókuszában az állat adaptálódhatott a sivatagi körülményekhez. De másrészt a mutáció lehetolyan gyorsan történt, hogy a természetes szelekció nem tudott elég gyorsan működni ahhoz, hogy bármi káros DNS-t eltávolítson. Ha igen, a káros mutációk akadályozhatják a homok patkány túlélését a jelenlegi sivatagi környezetén kívül. Egy ilyen furcsa jelenség felfedezése határozottan felveti a kérdést, hogy hogyan alakul a genom, és mi lehet a hiánya a meglévő genom szekvenálási projektekben. Lehet, hogy meg kellene fordulnunk és közelebbről megnéznünk.és amit mi hiányozhattunk a meglévő genom szekvenálási projektekben. Lehet, hogy meg kellene fordulnunk és közelebbről megnéznünk.és amit mi hiányozhattunk a meglévő genom szekvenálási projektekben. Lehet, hogy meg kellene fordulnunk és közelebbről megnéznünk.
Ilya Khel