Prawdziwie “samolubny gen”

Nowe odkrycie naukowców łamie prawo dziedziczenia, którym kierowano się w biologii od niemal stu pięćdziesięciu lat. Badacze ze szkoły medycznej na Uniwersytecie Północnej Karoliny (UNC) odkryli gen R2d2, który w niewyjaśniony sposób, jest przekazywany potomstwu częściej niż w pięćdziesięciu procentach przypadków.

Wszyscy mamy dwie kopie każdego genu. Jeden od ojca, jeden od matki. Zakładając oczywiście, że nie cierpimy na trisomię (posiadanie dodatkowego chromosomu oprócz jednej z par) lub monosomię (brak jednego z chromosmów, który zwykle jest śmiertelny). Gdy nasze organizmy wytwarzają komórki rozrodcze, plemniki i jajeczka, do każdej trafia po jednym chromosomie z każdej z dwudziestu trzech par będących nośnikami kilkudziesięciu tysięcy genów. Dzięki temu gdy plemnik łączy się z jajeczkiem, zygota ma tyle samo chromosomów co każdy człowiek. Połowę od ojca, połowę od matki.

Nasze obecne zrozumienie procesu mejozy - czyli podziału komórki w ktorym powstają komórki o połowie liczby chromosomów - wskazuje, że rodzic ma jednakową szansę przekazania obu kopii swojego genu potomstwu. A jednak od lat naukowcy wiedzieli, że wśród ssaków zdarzają się odstępstwa od tej reguły. Nie znali jednak ich przyczyn i samego mechanizmu. Teraz badaczom udało się namierzyć “winowajcę”. Gen R2d2 już nazywają “samolubnym genem” nawiązując do słynnej książki Richarda Dawkinsa.

Pod kierunkiem UNC naukowcy z całych Stanów, używając danych genetycznych tysięcy myszy laboratoryjnych, wykazali, że samiczki częściej przekazują potomstwu gen R2d2 niż jego “konkurencję”. Choć mechanizm, który pozwala “samolubnemu genowi” zwiększyć swoje szanse pozostaje nieznany, to odkrycie ma szerokie konsekwencje.

Przede wszystkim znając gen odpowiedzialny za ten fenomen, naukowcom będzie łatwiej rozszyfrować mechanizm. Lekarze oceniający szanse na przekazanie chorób genetycznych obecnie kierują się Mendlowskim prawem dziedziczenia. Niedługo potencjalnie będą mogli dokładniej określić zagrożenie dla potomstwa. Według genetyka Fernando Pardo-Manuel de Villena, jednego z autorów przełomowego odkrycia, R2d2 może między innymi pomóc zrozumieć przyczyny trisomii, gdzie dziedziczone są dwa chromosomy od jednego rodzica. Zrozumienie i możliwość korekty tego jak chromosomy są przekazywane potomstwu może mieć zbawienny wpływ na cały szereg chorób.

Wprowadzanie lub usuwanie genów wpływających na dziedziczenie mogłoby stać się częścią badań nad zwierzętemi. W przyszłości naukowcy mogliby kontrolować inwazyjne gatunki wprowadzając geny regulujące ich płodność razem z genami zwiększającymi szanse na przekazanie tych pożądanych cech.

Namierzenie R2d2 właśnie teraz nie jest dziełem przypadku. Metody sekwencjonowania DNA, czyli odczytywania genomu, z roku na rok są coraz tańsze i doskonalsze. Dzięki temu naukowcy mogli prześledzić na wielu próbach jakie geny powtarzały się w “faworyzowanych” genomach. Gdy dostrzegli potencjalny “samolubny gen” usunęli go z DNA myszy. Następnie znów przeanalizowali jak dziedziczone są chromosomy myszy. Tym razem dziedziczenie odpowiadało prawom które w roku 1866 sformułował Gregor Mendel. W ten sposób naukowcy wiedzieli, że trafili w dziesiątkę.


Źródła:
http://phys.org/news/2015-02-r2d2-mendel-scientists-selfish-gene.html
http://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1004950