У чего меньше всего хромосом

Самцы, на выход! Маленькая половая хромосома эволюционирует, но не сдается

У рептилий, например, некоторых видов черепах, половых хромосом вообще нет – из одного и того же яйца может вылупиться как самец, так и самка. Фото Reuters

Плохие новости для представителей так называемого сильного пола, в обиходе – для мужчин. Согласно исследованиям датских и американских ученых, Y-хромосома у людей, которая и определяет принадлежность к мужскому полу, может полностью исчезнуть примерно через 4,6 млн лет. Дело в том, что Y-хромосома, возникшая 300 млн лет назад, имела изначально 1438 генов. С тех пор она уже потеряла 1393 из них. (Надо заметить, что численные характеристики Y-хромосомы постоянно уточняются в процессе исследования генома человека. Так, профессор Вячеслав Тарантул в монографии «Геном человека: энциклопедия, написанная четырьмя буквами» (М., 2003) приводит минимальное оценочное количество генов в Y-хромосоме – 82.) Экстраполируя этот процесс, некоторые исследователи отводят мужчинам от 5 до 10 млн лет существования. А что дальше.

Напомним, геном человека состоит из 23 пар хромосом. У женщин 23-ю пару составляют X-хромосомы, а у мужчин к X-хромосоме присоседилась 300 млн лет назад (в силу каких обстоятельств – вопрос отдельный) Y-хромосома. Так как Y-хромосома не имеет пары, то до последнего времени считалось, что она является чуть ли не «деградирующей свалкой» генетического материала. Бытовало мнение, что отсутствие возможности исправления возникающих ошибок приводит к постепенному отключению генов Y-хромосомы.

«Эта маленькая половая хромосома определяет мужской пол у человека, – отмечает Вячеслав Тарантул. – Содержащиеся в ней последовательности рассматривают как очень юные. Скорости мутации в этой хромосоме в четыре раза выше, чем в хромосоме Х. По последним (на тот момент, 2003 год. – А.В.) уточненным данным, их максимальное число не достигает и 100. На 1 миллион букв-нуклеотидов в среднем приходится всего пять генов». Для сравнения: в женской Х-хромосоме минимальное оценочное число генов – 717.

Однако генетики задаются вопросом: почему «неполноценная» Y-хромосома, потерявшая большинство своих генов в процессе эволюции, процветает? Это пока загадка. А в том, что самцовая хромосома процветает, нет никаких сомнений.

7 ноября (первая суббота ноября с 2000 года отмечается как Всемирный день мужчин (Men’s World Day)) медиаофис Всероссийской переписи населения выпустил официальный пресс-релиз, в котором приведены такие данные: в России ожидается прирост в 300 тыс. мужчин. По данным Росстата, на начало 2020 года население России составило 146,7 млн человек, из них 68,1 млн – мужчины и 78,6 млн – женщины. К 2031 году, согласно высокому варианту прогноза, ожидается рост количества мужчин до 69,9 млн, что должно сдвинуть в положительную сторону соотношение полов. «Это говорит о постепенном увеличении численности мужчин и продолжительности их жизни», – отмечается в пресс-релизе.

По-видимому, выжившие гены выполняют в мужской хромосоме какую-то еще неизвестную функцию (функции). Так, есть основания полагать, что именно возникновение Y-хромосомы сыграло основную роль в происхождении человека от обезьяноподобных предков. Известно, например, что у всех млекопитающих, включая обезьян, на женской половой хромосоме Х имеется одинаковый кусок ДНК длиной около 4 млн последовательностей нуклеотидов. Но только у современного человека этот участок ДНК скопировался также на мужскую хромосому Y. Возможно, это и есть тот самый гипотетический «ген человека».

Еще один факт, который должен вдохновлять мужчин: наименьшее различие в геномах человека и шимпанзе наблюдается между Х-хромосомами, а наибольшее – между хромосомами Y. Хотя и здесь не обошлось без исключений: у бушменов Южной и Восточной Африки в Y-хромосоме выявлена мутация, которая имеется у обезьян, но отсутствует в популяциях других людей. Ученые предполагают, что эта мутация возникла еще до эволюционного разделения человека и шимпанзе. Впрочем, в октябре 2020 года американские ученые из Пенсильванского университета сообщили в журнале «Труды АН США» (PNAS), что, несмотря на большое родство на уровне генома Homo sapiense с шимпанзе, по Y-хромосоме мы гораздо ближе к гориллам.

Неандертальцы и COVID-19

Вообще с Y-хромосомой происходили и происходят вещи удивительные. Она, эта хромосома, все время подкидывает биологам нетривиальную информацию к размышлению.

Так, в конце сентября 2020 года появилось сообщение о расшифровке (секвенировании) Y-хромосом двух денисовцев и трех неандертальцев. Впервые была прослежена их эволюционная история. Y-хромосома денисовцев отделилась от общей ветви неандертальцев и современного человека около 700 тыс. лет назад. Y-хромосомы неандертальцев и современного человека разделились позднее – около 370 тыс. лет назад. Филогенетические связи древних и современных людей, описанные по Y-хромосоме, отличаются от таковых, описанных по аутосомному геному, но совпадают со связями по митохондриальной ДНК (она, мтДНК, наследуется только по материнской линии). По-видимому, линии как мтДНК, так и Y-хромосомы поздних неандертальцев были замещены линиями предков современного человека в ходе генетического смешения. Вероятность такого замещения повышается из-за того, что в неандертальской популяции малого эффективного размера накапливался генетический груз.

«Ну, это когда было, – скажут многие. – Какое это имеет отношение к нам?» Правильный ответ – самое непосредственное отношение!

Рядом с огромной красивой женской Х-хромосомой «недоделанная» мужская Y-хромосома кажется курьезом. Иллюстрация Depositphotos/PhotoXPress.ru

В одном из недавних выпусков журнала Nature опубликована статья исследователей из Каролинского института в Швеции и Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка в Германии. Ученые выяснили, что гены, унаследованные от неандертальских предков, могут повысить вероятность возникновения более тяжелых последствий заражения COVID-19. Дело в том, что международная команда ученых выявила кластер генов, который связывают с более высоким риском дыхательной недостаточности у пациентов, инфицированных коронавирусом.

Участники исследования Хьюго Зеберг и Сванте Паабо определили, что это гены группы людей, которая, вероятно, принадлежала неандертальцам. Эта группа генов (гаплотип) обнаружена примерно у 16% жителей Европы и половины населения Южной Азии. У жителей Африки и Восточной Азии этих генов нет. «Поразительно, что генетическое наследие неандертальцев имеет такие трагические последствия во время существующей пандемии», – подчеркивает известный немецкий палеогенетик Сванте Паабо. По данным исследователей, распространенность определенной неандертальской группы генов особенно высока среди жителей Бангладеш, где носителями этого гаплотипа (хромосомного набора) является около 63% жителей. В частности, британские генетики показали, что у аборигенного населения Бангладеш риск умереть от последствий заражения коронавирусом в два раза выше, чем у жителей других регионов Земли в целом.

Впрочем, биологам уже давно и хорошо известны примеры, когда половое размежевание происходит в отсутствие какой-то специфической хромосомы. Есть виды, у которых самцы берут не качеством, а количеством, – у них на одну хромосому меньше, чем у самок. Еще более часто встречающийся вариант, когда пол определяется не хромосомами, а внешними условиями. У амфибий, например таких, как аллигаторы, гаттерии, некоторых видов черепах половых хромосом вообще нет – из одного и того же яйца может вылупиться как самец, так и самка. Все зависит от температуры окружающей среды. Но подходит ли такой вариант для Homo sapiens?

Константин Циолковский считал, что вполне подходит. «Интеллект со временем найдет способ­ность искусственного оплодотворения, и из жизни людей исчезнут позорящие их половые акты», – отмечал основоположник теоретической космонавтики в 1929 году в книге «Растение будущего. Животное космоса. Самозарождение».

Неординарные половые тельца

Даже если это и так, дополнительно добавлять «топливо» в камеру сгорания эволюции вовсе не обязательно. Но именно это сегодня и происходит с человечеством. В свежем выпуске российского научного журнала «Известия РАН. Серия биологическая» (2020, № 6. С. 581–585) напечатана статья группы ученых из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Института молекулярной генетики РАН «Необычное поведение полового тельца (ПТ) в сперматогенезе у мышей, подвергшихся мутагенному воздействию». В статье впервые в мире представлены данные, характеризующие неординарное поведение этих самых половых телец (Х- и Y-хромосом).

«В последние годы в целях выяснения причин мужского бесплодия существенное значение приобретают исследования, направленные, в частности, на детализацию характера изменений структуры и поведения половых хромосом в условиях эксперимента или после воздействий экстремальных факторов окружающей среды», – пишут авторы. В качестве экстремальных факторов окружающей среды в опытах на двух линиях лабораторных мышей биологи использовали химический мутаген дипин. В чем же выражается неординарность поведения ПТ?

«Учеными МГУ и Института молекулярной генетики на модели сперматогенеза у мышей-гибридов и мутантных мышей впервые был открыт новый тип крупномасштабной хромосомной аномалии, – рассказал в беседе с «НГ» первый автор статьи доктор биологических наук Сабир Захидов. – А именно: индивидуализация половых хромосом X и Y, их резкое отделение от основного генома на одной из критических стадий развития мужских половых клеток. Удивительно, но выброс пары половых хромосом далеко за пределы основного ядра и приобретение ими автономности не вызывали их скорую деградацию и гибель. В течение длительного времени половой бивалент XY сохранял цельность, высокую жизнеспособность и, как ни парадоксально это звучит, даже проявлял «желание» вновь интегрироваться в генетически неполноценное ядро половой клетки».

Мало того, столь крупномасштабная мутация в структуре хромосомного материала, хотя и изменяла общий хромосомный баланс, во многих случаях не приводила к нарушению процесса формирования жизнеспособных сперматозоидов. «Правда, остается открытым вопрос, способны ли такие бесполые сперматозоиды участвовать в процессах оплодотворения», – подчеркивает Захидов.

В статье высказывается предположение, что «повышенная жизнеспособность и автономность ПТ (половых телец) скорее всего обеспечиваются благоприятными условиями цитоплазматического окружения половых клеток, существенными для поддержания наследственных структур и развития гамет в целом».

По словам Сабира Захидова, авторы работы предположительно связали «появление клеток с аномалиями в поведении половых хромосом XY с нарушениями внутриядерных физико-химических взаимодействий, в норме обеспечивающих фундаментальную устойчивость и упорядоченность наследственных структур в половых клетках, движущихся по сложному клеточному циклу».

И как вывод, авторы отмечают: «Дальнейшие экспериментальные исследования, в том числе с привлечением современных методов иммуноцитохимии, ультраструктурной цитогенетики, позволяющих детально изучать хромосомы, очевидно, необходимы для понимания структурно-функциональных особенностей и поведения половых бивалентов XY в условиях индуцированного химического мутагенеза. Эти исследования позволят получить новые очень важные данные о том, способны ли организованные в ПТ половые хромосомы, утратившие контакт с основным ядром, действовать в цитоплазматической среде мужских половых клеток как самостоятельный генетический модуль, то есть участвовать в процессах репликации, транскрипции, деления».

В общем, ученым есть еще над чем размышлять и экспериментировать. А вот фантасты давно уже предложили свои варианты аномального поведения бивалентов XY. Один из наиболее впечатляющих – «фабрика живых существ» в повести Аркадия и Бориса Стругацких «Улитка на склоне» (1966). Производство бесполой протоплазмы (живого вещества) здесь поставлено на поток в промышленных масштабах.

«Живой столб поднимался к кронам деревьев, сноп тончайших прозрачных нитей, липких, блестящих, извивающихся и напряженных, сноп, пронизывающий плотную листву и уходящий еще выше в облака. И он зарождался в клоаке, в жирной клокочущей клоаке, заполненной протоплазмой, живой, активной, пухнущей пузырями примитивной плоти, хлопотливо организующей и тут же разлагающей себя, изливающей продукты разложения на плоские берега, плюющейся клейкой пеной… Клоака щенилась. На ее плоские берега нетерпеливыми судорожными толчками один за другим стали извергаться обрубки белесого, зыбко вздрагивающего теста, они беспомощно и слепо катились по земле, потом замирали, сплющивались, вытягивали осторожные ложноножки и вдруг начинали двигаться осмысленно – еще суетливо, еще тычась, но уже в одном направлении, разбредаясь и сталкиваясь, но все в одном направлении, по одному радиусу от матки, в заросли, прочь, одной текучей белесой колонной, как исполинские мешковатые слизнеподобные муравьи…»

Все-таки хорошо, что как минимум пять миллионов лет в запасе у мужской Y-хромосомы еще есть.

Оставлять комментарии могут только авторизованные пользователи.

Источник

У кого самый большой геном и почему это интересно?

У кого самый большой геном и почему это интересно?

Автор

Редакторы

Статья на конкурс «био/мол/текст»: Все живые существа, от людей до червей и бактерий, имеют геномы. У кого же самый маленький, а у кого самый большой геном? Было бы логично, если бы размер зависел от уровня развития вида (или хотя бы от его габаритов), но это совершенно не так.

Конкурс «био/мол/текст»-2019

Эта работа опубликована в номинации «Школьная» конкурса «био/мол/текст»-2019.

Генеральный спонсор конкурса и партнер номинации «Сколтех» — Центр наук о жизни Сколтеха.

Спонсор конкурса — компания «Диаэм»: крупнейший поставщик оборудования, реагентов и расходных материалов для биологических исследований и производств.

Спонсором приза зрительских симпатий выступила компания BioVitrum.

Будь вы человек, крыса, помидор или бактерия, каждая ваша клетка имеет ДНК. ДНК — это записанная на специальном «языке» информация. Клетка как бы «читает» ДНК и делает то, что в ней записано. «Алфавит» состоит всего из четырех букв: A (аденин), T (тимин), G (гуанин) и C (цитозин). Каждый участок ДНК, отвечающий за выработку какого-то белка, называют гéном. Всю ДНК, находящуюся в клетке, называют генóмом, и соответственно, чем больше геном — тем больше ДНК находится в ядре.

В этом исследовании мы как раз и посмотрим на размеры генома разных животных и растений.

Масса ядерной ДНК измеряется в пикограммах (пг), это очень маленькая величина. Один пикограмм равен одной триллионной грамма! Размер генома в пикограммах называется C-value, он используется для сравнения размеров геномов разных видов.

Проведение исследования

Мы можем узнать геном человека — а будет ли он самым большим? Насколько велик самый большой геном? Насколько он больше, чем самый маленький?

Исследование можно провести несколькими способами:

Хотелось бы найти данные по самому крупному млекопитающему в мире, синему киту, однако в базе данных их в настоящее время еще нет (сообщается о том, что геном синего кита был впервые расшифрован только в 2018 году [1]). Так что в таблице привожу данные по геному гренландского кита.

А вот что интересно: комментарии по геному амебы Polychaos dubium. Ранее считалось, что это был наибольший из известных геномов. В настоящее время (с 2010 года) данные оспорены. Измерения для амебы дубии и других простейших (которые, как сообщалось, имеют очень большие геномы), проводились в 1960-х годах с использованием грубого биохимического метода, который в настоящее время считается ненадежным для точного определения размера генома. Метод использует целые клетки, а не изолированные ядра, и поэтому включает не только ДНК из других частей клетки вне ядра (то есть из митохондрий и пластид), но и ДНК из организмов, съеденных амебами. Также некоторые виды являются многоядерными (то есть они имеют более одного ядра на клетку). Точность оценок размера генома Polychaos dubium сегодня ставится под сомнение, учитывая, что родственный вид, Amoeba proteus, который, как сообщалось, имел размер генома 300 пг, на самом деле, по новым измерениям, имеет геном на порядок меньше, чем считалось ранее. Если такая же ошибка измерения присутствует и для амебы дубии, то ее геном будет в 10 раз меньше того, что считалось раньше (то есть 67 пг вместо 670). Поэтому данные по этой амебе в таблице не привожу.

Для большинства организмов в базе данных имеются различные значения C-value (о расхождении значений есть примечание и в самой базе данных). Это объясняется тем, что исследования генома могут проводиться различными методами. Поэтому в таблице у животных указаны крайние значения C-value — самое большое и самое маленькое (при наличии нескольких значений).

Теперь можно составить таблицу данных.

В таблице находятся также несколько геномов грибов и прокариот, для наглядности.

Размер некоторых геномов

Царство	Организм	C-value	Примечание	Фото
Растения (мелантиевые)	Paris japonica, японский вороний глаз	152,2	Самый большой из известных геномов среди растений (и вообще в целом).
Растения (псилотовидные)	Tmesipteris obliqua, папоротник	150,61	Эндемик восточной Австралии, самый большой геном среди папоротников [2].
Животные (рыба)	Protopterus aethiopicus, мраморная двоякодышащая рыба	132,83	Наибольший из известных геномов позвоночных.
Растения (лилейные)	Fritillaria assyrica, рябчик ассирийский	130,00	Примечателен очень большим геномом.
Животные (земноводное)	Bufo bufo, обыкновенная жаба, или серая жаба, или коровница	5,82–7,75	Считается самой крупной жабой в Европе.
Животные (млекопитающее)	Mus musculus, домовая мышь	2,45–4,03	Распространены по всему миру и являются одним из самых многочисленных видов млекопитающих.
Животные (млекопитающее)	Pan troglodytes, обыкновенный шимпанзе	3,46–3,85	Шимпанзе считаются самыми близкими родственниками человека.
Животные (млекопитающее)	Canis lupus familiaris, собака	2,80–3,54	Собаки понимают и различают много слов и жестов, у них очень развитый интеллект.
Животные (млекопитающее)	Homo sapiens, человек	3,5	Разумная человеческая деятельность становится определяющим фактором не только для человека, но и для планеты.
Животные (млекопитающее)	Domestic cat, кошка	2,86–3,45	Котики всегда были и будут самыми популярными на YouTube.
Животные (пресмыкающееся)	Boa constrictor, удав обыкновенный	1,75–3,15	Эти рептилии яйцеживородящие.
Животные (млекопитающее)	Balaena mysticetus, гренландский, или полярный, кит	2,93	Считается рекордсменом-долгожителем среди млекопитающих.
Животные (насекомое)	Solenopsis invicta, огненный муравей	0,62–0,77	Обладает сильным жалом и ядом, чьё действие сходно с ожогом от пламени (отсюда и их название).
Животные (насекомое)	Bombyx mori, тутовый шелкопряд	0,52–0,53	Это насекомое полностью зависит от человека: гусеница сама не добывает себе пищу, бабочка утратила способность летать (незачем) и питаться самостоятельно.
Животные (рыба)	Tetraodon nigroviridis, тетраодон нигровиридис, также тетраодон зеленый, или зеленая пятнистая фугу	0,35–0,51	Наименьший из известных геномов позвоночных.
Растения (ивовые)	Populus trichocarpa, тополь волосистоплодный	0,480	Первый секвенированный геном дерева.
Животные (насекомое)	Apis mellifera, медоносная пчела	0,17–0,35	Стала третьим после дрозофилы и комара насекомым, геном которого известен.
Растения (капустные)	Arabidopsis thaliana, резуховидка (резушка) Таля	0,157	Первый секвенированный геном растений (2000).
Животные (насекомое)	Drosophila melanogaster, фруктовая мушка, дрозофила фруктовая, плодовая мушка	0,12–0,21	Стала одним из основных модельных организмов, особенно для биологии развития.
Грибы (аскомицеты)	Cenococcum geophilum, ценококкум	0,18	Считается самым распространенным образующим микоризу грибом в мире.
Животные (нематода)	Caenorhabditis elegans (C. elegans)	0,08–0,1	Первый из расшифрованных геномов многоклеточного организма, декабрь 1998.
Растения (плауновидные)	Selaginella selaginoides, плаунок	0,08	Еще один рекордсмен с одним из самых маленьких геномов.
Растения (пузырчатковые)	Genlisea tuberosa, генлисея	0,06	Самый маленький геном среди растений. Плотоядный эндемик Бразилии.
Грибы (базидиомицеты)	Amanita muscaria Koide, мухомор красный	0,04	Ядовитый психоактивный гриб.
Грибы (базидиомицеты)	Pleurotus ostreatus, вешенка обыкновенная	0,036	Относится к т.н. хищным грибам и способна парализовывать и переваривать нематод, таким образом получая азот.
Животные (нематода)	Pratylenchus coffeae	0,02	Самый маленький из известных геномов животных.
Бактерии (протеобактерии)	Sorangium cellulosum, почвенная бактерия	0,013	Имеет необычно большой геном, крупнейший бактериальный геном, секвенированный на сегодняшний день.
Грибы (аскомицеты)	Ansenula polymorpha	0,009	Дрожжи с необычными характеристиками, используются для производства протеина в фармацевтической индустрии.
Бактерии (протеобактерии)	Carsonella rudii	0,00018	Одноклеточный симбионт. Геном примерно втрое меньше, чем у самого короткого клеточного генома из всех известных, это уже сопоставимо с длиной генома у вирусов.

Интересно искать крайности! Найти самый большой и самый маленький геномы, узнать, кому они принадлежат. Но самое интересное — это сравнивать совершенно разные организмы и смотреть на разницу их геномов, и результаты иногда бывают действительно очень неожиданные!

Итак, у кого же самый большой и самый маленький геном?

Результаты могут показаться неожиданными. Самый большой геном, оказывается, вовсе не у человека, и не у кита.

Оказалось, что и самый большой, и самый маленький геномы среди позвоночных принадлежат рыбам! Мраморной двоякодышащей рыбе (самый большой геном) и зеленой пятнистой фугу (самый маленький геном).

Хотелось бы отметить, что самый-самый маленький геном принадлежит бактерии Carsonella rudii — ее геном наименьший, но далее мы будем рассматривать всё-таки геномы организмов покрупнее.

В целом среди всех животных:

Рисунок 1. Pratylenchus coffeae

Рисунок 2. Protopterus aethiopicus

Рисунок 3. Genlisea tuberosa

Рисунок 4. Paris japonica

Получается, что наибольший известный геном принадлежит не животному, а растению! Оно называется японский вороний глаз (Paris japonica), а вот самый маленький геном имеет животное! Это растительно-паразитарная нематода (Pratylenchus coffeae). Как же так? Казалось бы, ведь растения ведут не такую уж и сложную жизнь, но вот именно их представитель является рекордсменом! Такой удивительный факт называется C-парадоксом. То есть C-парадокс — это отсутствие корреляции между физическими размерами генома и сложностью организмов.

Японский вороний глаз — это покрытосеменное (как и генлисея, кстати); и до недавнего времени другие виды растений с гигантскими геномами (более 100 миллионов т.п.н.) были обнаружены только среди покрытосеменных. Однако недавно открыли, что у папоротника Tmesipteris obliqua (эндемика восточной Австралии) также имеется огромный геном [2], и это — надежное доказательство того, что гигантские геномы развивались независимо друг от друга более одного раза по всему растительному миру.

Наибольший и наименьший C-value у растений различаются почти в 2400 раз. А вот у животных они различаются более чем в 6500 раз.

А теперь давайте поговорим о такой интересной особенности, как полиплоидность, и чем она выгодна.

Полиплоидность

Количество ДНК, содержащейся в клетке, огромно. Например, размер человеческого генома — 3,5 пг, хотя, как мы убедились, по сравнению с размерами других геномов это не так уж и много. И если напечатать его как книгу, то получится 1000 книг по 1000 страниц каждая! Даже такой относительно «небольшой» геном ужасно запутывается (как наушники в кармане). Поэтому, чтобы клетке было удобно с ним работать, существует такая вещь, как хромосомы. Хромосома — это очень сильно укомплектованная ДНК. ДНК накручивается на определенные белки и уже не запутывается. У каждого организма строго определенное количество хромосом (если нет хромосомных заболеваний). У человека 46 хромосом, но это двойной (2n) набор. То есть в клетке у каждой хромосомы есть своя копия, содержащая аналогичные гены (например, в одной хромосоме ген отвечает за светлые волосы, а в другой — за темные). Если же в клетке нет копий хромосом, то это гаплоидный (n) набор. Бывает также и полиплоидный набор — это когда каждая хромосома имеет больше двух копий (3n, 4n, 5n, 6n, 8n). Полиплодия возникает в результате неправильного расхождения хромосом во время деления клетки, но мы сейчас не будем вдаваться в такие подробности.

Полиплоиды очень часто встречаются в растительном мире, но вот среди животных их очень мало. Один и тот же вид растения может иметь разный набор хромосом. Например, триплоидная (3n) осина имеет более мощное развитие и высококачественную древесину по сравнению с диплоидной. Вообще полиплоиды у лиственных имеют большую хозяйственную и селекционную ценность. Также почти все культурные растения полиплоиды, так как они более выносливые, их плоды крупнее, они выше.

Но вот почему растения-полиплоиды лучше диплоидов?

На самом деле все, конечно, сложнее. Действительно, многие полиплоиды очень эволюционно успешны — но это не благодаря тому, что они могут производить больше белков, а благодаря тому, что повышается пластичность, появляются возможности для новых функций (из двух дуплицированных генов один начинает делать что-то немного другое). — Ред.

А зачем вообще знать размер генома?

Нам нужно знать, сколько ДНК находится в геноме, прежде чем ее можно будет секвенировать (то есть определить последовательность тех самых четырех букв: A, T, G, C). Также от размера генома зависит стоимость его секвенирования. Секвенировав ДНК, можно работать с ней в любой генетической библиотеке. В том числе размер генома используют в сравнительных исследованиях эволюции самого генома.

Ну а вообще, если наука сможет подробнее изучить геном, то можно будет предположить, каков минимальный нужный набор генов в геноме для жизни. Тогда можно будет создавать простые организмы с минимальным геномом для выработки нужных для человечества веществ. Хотя, конечно, это в современном мире уже делается, но, возможно, так будет экономнее, если точно знать минимальный необходимый размер генома и в него встроить гены для выработки нужного вещества и большей устойчивости. Но главное при этом — не сделать мегакрутого опасного неубиваемого организма, естественно.

Таким же образом, зная, существует ли вообще верхний предел в размере генома, можно селекционировать или создавать растения, которые будут максимально плодородны и неприхотливы, ведь человечеству уже сейчас не хватает пищи, а количество людей растет, и с каждым годом вопрос становится все актуальнее.

Можно создавать совершенно новые экосистемы вместо распахивания полей, где будут расти только ГМ (генномодифицированные) растения, в почве будут содержаться ГМ-бактерии, вырабатывающие нужные растениям вещества, и тогда не понадобятся удобрения! Но всё, к сожалению, не так просто, ведь надо очень аккуратно вносить какие-то ГМО в природу, чтобы не случилась экологическая катастрофа.

По поводу верхнего предела размера генома уже было высказано мнение некоторыми исследователями. Они предполагают, что существует ряд эволюционных сил, которые предотвращают расширение геномов намного выше 150 пг, и это привело к предположению, что верхний предел уже, возможно, был достигнут [4].

Итоги

Приходится признать, что размер генома поразительно не связан со сложностью устройства организмов. Современная наука пока не может понять, почему это именно так. Но, возможно, в будущем это станет известно.

Хотя есть и общие зависимости. Эукариоты (живые организмы, клетки которых содержат ядро) имеют в среднем геномы больше, чем прокариоты (живые организмы, клетки которых не содержат ядро). Позвоночные животные имеют в среднем геномы больше, чем беспозвоночные. Но есть исключения, которые пока никто не может объяснить! Будем надеяться, что наука сможет ответить на эти вопросы, потому что они, возможно, откроют нам глаза на то, чего мы пока не понимаем. Почему появился C-парадокс? Да и парадокс ли это вообще? Может быть, мы просто не замечаем какой-то логики? Ведь любая вещь должна иметь объяснение. Если это станет ясно, наверняка появятся какие-то интересные эволюционные открытия.

Источник