AlegsaOnline.com

Samolubny DNA

Autor: Leandro Alegsa

17-12-2020

Samolubne DNA to termin określający sekwencje DNA, które mają dwie różne właściwości:

sekwencja DNA rozprzestrzenia się, tworząc dodatkowe kopie w obrębie genomu; oraz
nie wnosi szczególnego wkładu w sukces reprodukcyjny swojego organizmu żywiciela. (Może, ale nie musi mieć znaczących negatywnych skutków).

W swojej książce "The Selfish Gene" z 1976 roku Richard Dawkins zaproponował pomysł samolubnego DNA, gdy odkryto niekodujące DNA w genomach eukariotycznych. W 1980 r. dwa artykuły w czasopiśmie Nature rozszerzyły i omówiły tę koncepcję. Zgodnie z jednym z tych artykułów:

Teoria selekcji naturalnej, w swoim bardziej ogólnym ujęciu, zajmuje się konkurencją pomiędzy replikującymi się podmiotami. Pokazuje ona, że w takiej konkurencji im bardziej wydajne są replikatory, tym ich liczba wzrasta kosztem ich mniej wydajnych konkurentów. Po wystarczającym czasie przetrwają tylko najbardziej wydajne replikatory.

-L.E. Orgel & F.H.C. Crick, Selfish DNA: ostateczny pasożyt.

Normalne genetycznie funkcjonalne DNA może być postrzegane jako "jednostki replikujące", które wpływają na ich replikację poprzez manipulowanie kontrolowaną przez nie komórką. W przeciwieństwie do tego, jednostki egoistycznego DNA mogą wykorzystywać istniejące w komórce mechanizmy i rozmnażać się bez wpływu na sprawność organizmu pod innymi względami.

Nie ma ostrej granicy między pojęciami egoistycznego DNA a genetycznie funkcjonalnym DNA. Często trudno jest również stwierdzić, czy jednostka niekodującego DNA jest ważna funkcjonalnie, czy też nie; lub czy jest ważna, w jaki sposób. Co więcej, nie zawsze łatwo jest odróżnić niektóre przypadki egoistycznego DNA od niektórych rodzajów wirusów.

Historia pomysłu

Pomysł, że niektóre elementy genetyczne mogą nie być użyteczne dla organizmu, nie jest nowy. W 1928 roku jeden z rosyjskich genetyków zgłosił chromosom X w Drosophila obscura. Twierdził on, że wynikający z tego stosunek płci żeńskiej może prowadzić do wymarcia populacji.

W 1941 roku po raz pierwszy zasugerowano, że może dojść do konfliktu pomiędzy normalnymi odziedziczonymi genami jądrowymi od obojga rodziców a genami mitochondrialnymi od jednego z rodziców (kobiety). Może to prowadzić do cytoplazmatycznej męskiej sterylności w roślinach.

Mniej więcej w tym samym czasie, kilka innych przykładów samolubnych elementów genetycznych zostało zgłoszonych. Na przykład genetyk kukurydzy opisał, w jaki sposób chromosomalne gałki doprowadziły do żeńskiego napędu mejotycznego w kukurydzy. Napęd mejotyczny ma miejsce wtedy, gdy jedna kopia genu jest przekazywana potomstwu przez ponad 50% czasu.

Szwedzki botanik i cytogenetyk Gunnar Östergren w 1945 roku zauważył, jak chromosomy mogą rozprzestrzeniać się w populacji ze względu na ich własną "pasożytniczą" naturę. Omawiając chromosomy B w roślinach napisał: "W wielu przypadkach te chromosomy nie mają żadnej użytecznej funkcji dla gatunku, który je nosi, ale często prowadzą one wyłącznie pasożytniczą egzystencję... [Chromosomy B] nie muszą być użyteczne dla roślin. Muszą być użyteczne tylko dla nich samych." - Gunnar Östergren.

Następnie, na początku lat 50., Barbara McClintock opublikowała serię artykułów opisujących istnienie "elementów możliwych do przeniesienia". Są to jedne z najbardziej udanych, egoistycznych elementów genetycznych. Odkrycie elementów transpozytywnych doprowadziło do przyznania jej w 1983 roku Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny lub fizjologii.

Pytania i odpowiedzi

P: Co to jest Selfish DNA?

O: Samolubne DNA to określenie dla sekwencji DNA, które mają dwie właściwości: zdolność do rozprzestrzeniania się poprzez tworzenie większej liczby kopii w genomie oraz nie przyczynianie się do sukcesu reprodukcyjnego organizmu gospodarza.

P: Kto pierwszy zaproponował pomysł samolubnego DNA?

O: Richard Dawkins po raz pierwszy przedstawił ideę samolubnego DNA w swojej książce "Samolubny gen" z 1976 roku.

P: Jak Orgel i Crick rozwinęli tę koncepcję?

O: Orgel i Crick rozwinęli tę koncepcję w artykule opublikowanym w "Nature" w 1980 r., w którym omówili działanie doboru naturalnego w przypadku konkurujących ze sobą jednostek replikujących. Twierdzili, że bardziej wydajne replikatory będą z czasem rosły kosztem mniej wydajnych konkurentów.

P: Jak replikuje się normalne, genetycznie funkcjonalne DNA?

O: Normalne genetycznie funkcjonalne DNA replikuje się poprzez manipulowanie komórką, którą kontroluje.

P: Jakie są pewne podobieństwa między samolubnym DNA a wirusami?

O: Rozróżnienie niektórych przypadków samolubnego DNA od niektórych rodzajów wirusów może być trudne ze względu na ich wspólne cechy, takie jak zdolność do wykorzystywania istniejących mechanizmów w komórce w celu rozmnażania się bez wpływu na jej kondycję.

P: Czy istnieje wyraźna granica między samolubnym DNA a genetycznie funkcjonalnym DNA?

O: Nie, nie ma ostrej granicy między tymi dwoma pojęciami, ponieważ trudno jest określić, czy jednostka niekodującego DNA jest funkcjonalnie ważna, czy nie, a jeżeli jest ważna, to w jaki sposób wpływa na kondycję organizmu.

P: Co odkryto, gdy badano niekodujące DNA?

O: Kiedy badano niekodujące DNA, odkryto, że mają one dwie właściwości - mogą się rozprzestrzeniać, tworząc więcej kopii w obrębie genomu, ale nie pomagają w sukcesie reprodukcyjnym organizmu.