De unde îți iei genele?
Răspunsul evident este de la părinții tăi, al căror ou și spermă s-au contopit pentru a crea combinația unică de material genetic care te face pe tine. Dar o nouă cercetare surprinzătoare aruncă o cheie în acea cunoscută poveste: Se dovedește că cantități mari de materiale genetice găsite la om au sărit de fapt din alte specii cândva în trecut, iar acest proces poate fi un motor important al evoluției la animale din platipuse la oameni.
Potrivit cercetătorilor, ideea că o cantitate semnificativă de ADN se transferă pe orizontală, mai degrabă decât pe verticală, ne-ar putea schimba înțelegerea despre cum au ajuns oamenii și alte animale. „Arată că acest ADN străin care ar fi putut veni de oriunde ar putea ajunge cumva la noi și să înceapă să schimbe lucrurile”, spune Atma Ivancevic, cercetător post-doctoral în bioinformatică la Universitatea din Adelaide din Australia și autorul principal al unui studiu publicat recent în Genome Biology .
Să începem la început. În primul rând, genele săritoare nu sunt cu adevărat gene. Sunt elemente genice transpozabile, materialul genetic care nu codifică se află între gene. Oamenii sunt plini de lucruri - mai mult de jumătate din genomul nostru este alcătuit din elemente transpozabile - dar multe din ceea ce face de fapt este încă un mister. „Unul său rol pare să fie să se reproducă pe cât se poate”, spune Ivancevic.
David Adelson, supraveghetorul lui Ivancevic la Universitatea din Adelaide și coautor pe hârtie, a publicat anterior cercetări care au constatat că elemente transpuse numite Bovine-B (BovB) se sărutau printre animale la fel de diverse ca rinocerul, șopârlele și platipusele. Pentru a vedea ce a fost gonig, echipa a căutat BovBs și un alt element transposibil numit L1 în genomele a 759 de specii de animale, plante și ciuperci ale căror genomuri complet mapate erau deja disponibile online.
„Am vrut să aruncăm ceva mai multă lumină și să vedem dacă am putea înțelege de ce se mișcau în genom și cât de departe se pot răspândi”, spune Ivancevic. „Am încercat să căutăm meciuri similare de elemente între specii foarte îndepărtate.”
De vreme ce știau că elementele BovB se pot transfera între specii, au urmărit mai întâi acel tip de material genetic. Au descoperit niște căptușeli ciudate: unii BovB s-au transferat de cel puțin de două ori între broaște și lilieci, iar Ivancevic spune că BovB-urile care își au originea în șerpi constituiau cel puțin 25 la sută din genomul vacilor și oilor.
De asemenea, au urmărit elementele L1, care constituie aproximativ 17 la sută din genomul uman și sunt probabil mult mai vechi decât elementele BovB, potrivit lui Ivancevic. Au descoperit pentru prima dată că și L1-urile pot fi transferate pe orizontală: erau prezente la multe specii de animale și plante și toate mamiferele pe care le-au examinat, altele decât platypus și echidna (singurele două mamifere care depun ouă, sau monotremele, în viață pe planeta).
Aceasta a determinat echipa să ajungă la concluzia că elementele transpuse nu au fost prezente niciodată în monotremuri - în schimb, trebuie sări într-un strămoș comun al restului de mamifere între 160 și 191 de milioane de ani în urmă.
Ivancevic are chiar un mecanism în minte. În mod critic, BovBs au fost, de asemenea, găsite la dăunători, precum bug-urile de pat și lipitori, în timp ce L1s au fost găsite în paraziți acvatici, precum viermii de mare și stridii. Acest lucru i-a determinat pe Ivancevic și colegii săi să creadă că elementele transpuse pot intra în ADN-ul unor creaturi diverse, folosind acești paraziți, sau alte creaturi care sugă sânge, precum căpușele sau țânțarii, ca vehicule ale acestora.
De asemenea, liliecii ar putea juca un rol. Elementele transpunibile sunt inactive în multe specii de lilieci de fructe, ceea ce se poate datora faptului că dieta lor cu insecte le-a făcut în special sensibile la transferul genetic orizontal. Cu alte cuvinte, liliecii par să fi dezvoltat o capacitate sporită de a suprima aceste tipuri de elemente în propriul corp - în același timp acționând ca gazde capabile să le transfere la alte specii.
Nu că toate aceste elemente transpuse sunt în mod inerent rău. Ivancevic remarcă faptul că, deși L1s pot fi legate de cancer sau de tulburări neurologice precum schizofrenia, alte elemente transpuse pot fi, de asemenea, implicate în formarea placentei sau în ajutorul sistemului imunitar. „Avem dovezi că fac lucruri bune și rele, aproape accidental”, spune ea, adăugând că multe dintre L1-uri la oameni sunt, de asemenea, inactive. „Este aproape ca genomul să încerce să le folosească sau să le reducă la tăcere în sens propriu.”
Chiara Boschetti, lector în științe biologice la Universitatea din Plymouth din Marea Britanie, care studiază transferul de gene orizontal, spune că acest tip de studiu arată că ceea ce oamenii de știință obișnuiau să considere elemente „junk” ar putea juca de fapt roluri importante în funcția sau reglarea gene. În unele cazuri, ar putea chiar să influențeze modul în care ADN-ul este împărțit sau replicat și cum funcționează cromozomii.
„Cred că are potențialul de a schimba genomul beneficiar”, spune Boschetti, care nu a fost implicat în activitatea lui Ivancevic. „Este foarte probabil să existe efecte.” Ea adaugă că noua cercetare deschide noi întrebări, cum ar fi cât de rapid se transferă aceste elemente transpuse și cât de active sunt acestea în genomi.
Oamenii de știință știu de mult că materialul genetic poate fi transmis între bacterii pe orizontală; așa se dezvoltă atât de repede rezistența la antibiotice. Dar ea spune că descoperirea că organismele mai complexe fac acest lucru devine tot mai importantă și determină mai multe cercetări asupra conceptului de moștenire genetică. "Este un fel de fain într-un fel", spune ea. "Adăugă un element dinamic aleatoriu la toate."
