وقد اكتشف العلماء في الحيوانات طريقة جديدة الجينوم التحرير

للأكل الضفادع تشتهر حقيقة أن قبل تشكيل الخلايا الجرثومية إزالتها من الجينوم-نصف الحمض النووي. الآن باحثون من روسيا وبولندا عرفت كيف يفعلون ذلك. كان الجواب غير متوقع.

الأحياء فوجئنا بأن “إضافية” الحمض النووي هو تدمير ليس مرة واحدة بل تدريجيا ، في سياق العديد من الانقسامات الخلوية.

“سابقا ، التدريجي من المواد الجينية تم الكشف عنها إلا في النباتات,” ويوضح المؤلف الأول للدراسة ديمتري Dedukh من Saint-Petersburg state University.

بالإضافة إلى القيم الأساسية افتتاح يمكن أن تكون مفيدة عمليا. بعد كل شيء, هذه الظاهرة قد تصبح أساس التكنولوجيات الجديدة من أجل تحرير الجينوم.

عندما الكروموسومات المكسورة

لشرح جوهر مفتوحة ، سوف نذكر كيفية تشكيل الخلايا الجنسية في الحيوانات. شرح هذا المثال من الضفادع منذ عنهم. ومع ذلك ، وكما يحدث كل شيء في البشر. مختلفة إلا أن عدد الكروموسومات: في البشر ، 46 ، ونعيب المخلوقات — 26.

لذلك التقليدية (عدم الإنجاب) خلية من خلايا الضفدع يحتوي على 13 زوج من الكروموسومات. في كل زوج كروموسوم واحد هو موروث من الأب والآخر من الأم.

في جسم الحيوان هناك نوع خاص من الخلايا تسمى جرثومة خط الخلايا (CPF). فهي معزولة عن بقية الخلايا ، عندما البرمائيات لا يزال في مرحلة الجنين. عندما سلحفاة يصل إلى سن البلوغ ، من الشراكة تبدأ في إنتاج الحيوانات المنوية أو البويضات. هذه وغيرها هي مجتمعة تحت اسم الخلايا الجنسية ، أو الأمشاج.

قبل تقسيم كل التعاونية جميع الكروموسومات تضاعف في ذلك (26 ، 52). في النهاية ، الجرثومية خط الخلية تنتج أربعة خلايا الجنس لمدة 13 الكروموسومات في كل منهما.

ومع ذلك ، هناك في هذه العملية تحذير هام. كنت أعتقد أن 52 الناتجة كروموسوم سلميا تتباعد في أربعة الأمشاج في قطعة واحدة. ولكن هو في الواقع أكثر تعقيدا من ذلك بكثير.

دعونا ننظر في اثنين من الكروموسومات من زوج واحد في الخلية الجرثومية خط. للدلالة على كروموسوم يحمل الحمض النووي من الأب و الأم الحمض النووي.

قبل تكوين الأمشاج كل كروموسوم و م يتم تقسيمها إلى قسمين: O1, O2, M1 و M2. ثم جزء O1 يتم لصقها معا مع جزء من M2 وشكلت كروموسوم جديد O1 + M2. وبالمثل ، وهو جزء من M1 يتم لصقها على O2 جزء وأشكال جديدة كروموسوم M1 + O2. (هذه عملية تبادل أجزاء من الكروموسومات تسمى عبور أكثر). و هذه الكروموسومات في مزيد من الانخفاض في الأمشاج.

تطور لماذا صعب ؟

لماذا هو طبيعة معقدة جدا ومحفوفة غير متوقعة فشل الإجراء المعبر ؟ معناها أن الأطفال المختلفة من نفس الآباء مختلفة من الجينوم.

هناك العديد من الأسباب الوراثية الاختلاف الأطفال أحد الزوجين يجعل ه��testany اختيار أكثر فعالية بكثير. هنا مثال واحد فقط.

اسمحوا الضفدع بوب قد ورثها من والده مفيدة طفرة في O1 الموقع ، ولكن الضارة في منطقة O2. بسبب عبور أكثر من Vasya الحيوانات المنوية نوعان: O1 + M2 ، M1 + O2. وهكذا ، فإن الحيوانات المنوية من النوع الأول يندرج الأبوي الطفرة الثانية في الحيوانات المنوية الضارة.

هذا يعني أن بوب سوف تجد أحفاد”الخاسرين” ، الذي ورث فقط التغيرات الضارة في الجينات و أحفاد”محظوظ” ، تلقى مفيدة فقط الوراثية هدية. الانتقاء الطبيعي الهجوم الأول والدعم الثانية. وهكذا الضارة الطفرة سوف تختفي في نهاية المطاف من السكان ، من المفيد أن تستمر وتنتشر. ولكن ذلك لن يكون ممكنا إذا كان الحمض النووي من الأب Vasey لا تنقسم على الكروموسومات المختلفة أثناء عبور أكثر.

الضحايا من عبور-أكثر من

ومع ذلك ، فإن عبور أكثر ، وهو أمر جيد بالنسبة للأنواع ككل محض كارثة بالنسبة بين الأنواع الهجينة. يذكر أن هذه الهجينة التي تم الحصول عليها عن طريق عبور الأفراد من الأنواع المختلفة. و العبور على منع تقريبا جميع هذه النغول فرصة لمواصلة السباق.

أذكر على سبيل المثال عن البغال. البغل هو ذرية من حمار وفرس. كل زوج من الكروموسومات وهو يتألف من الحمار الأب كروموسوم و الأمهات كروموسوم فرس.

أثناء تكوين الأمشاج الكروموسومات كسر في اثنين. مواقعهم تحاول توحيد لكن لا يمكنك. كروموسوم O1 + M2 لم يتم تشكيل, M1 + O2 أيضا. لأن الأب و الأم المؤامرات تنتمي إلى أنواع مختلفة و مختلفة جدا عن بعضها البعض للاتصال في كروموسوم واحد.

هذا هو السبب البغال هي عقيمة. تقريبا كل أخرى بين الأنواع الهجينة أيضا. ولكن هناك استثناءات. واحد منهم هو صالح للأكل الضفدع (تكريما لها القدرة على التكاثر لها حتى يعطى اسم حقيقي العقل: Pelophylax esculentus). هذه المخلوقات ، الكفوف مثل العيد الفرنسية ، وجدت طريقة رائعة خارج.

أن تكون مختلفة نوعا ما

للأكل الضفدع هو هجين من مارش الضفدع (P. ridibundus) و بركة الضفدع (P. lessonae). نصف الكروموسومات في الخلية مثل هذه البرمائيات ينتمي إلى نوع واحد و نصف آخر. ويبدو أن يحكم العبور إلى فشل والبرمائيات إلى العقم.

ومع ذلك ، للأكل الضفادع بنجاح إنتاج الأمشاج. ولكن كما لا الأمشاج. الحيوانات المنوية أو البويضة من هذه برمائية يحتوي على إما حصريا البحيرة الضفدع الجينات ، أي المورثات البركة. النصف الآخر من الهجين الجينوم يختفي تماما.

علماء الأحياء قد عرفت منذ فترة طويلة حول هذه الظاهرة. ولكن الآن أنها عرفت كيف الحيوانات يتمكن من ذلك.

كيف تفعل ذلك

علماء من روسيا جنبا إلى جنب مع زملائهم من بولندا أظهرت أن الخلايا الجرثومية خط shadabنشوئها من الضفادع تفقد تدريجيا الكروموسومات من نوع واحد ، وترك سليمة الكروموسومات الأخرى.

أنشأ الباحثون الهجينة ، مصطنع oplodotvorenie frogspawn. ثم تعقبوا على تكوين الكروموسومات في الشراكة التعاونية المعنية بالغابات ، التحقق من ذلك أسبوعيا.

وقد اكتشف علماء الأحياء أن نوى الشراكة الصالحة للأكل الضفادع تشكيل هيكل خاص — تصميم النوية microkernel. هذه المكونات غير موجودة في الخلايا أو بحيرة أو بركة الضفادع. النوية يحتوي على كروموسوم واحد ، و هو واحد من شأنها أن تضيع قريبا.

“انتقائية للتخلص من الكروموسومات يحدث على الأرجح خلال انقسام الخلايا الجرثومية خط. الكروموسومات الموجودة في المركز ، أو الاستواء الخلية أن نعلق على المغزل التي توزع لهم بين اثنين من الخلايا الوليدة. ولكن جزء من الكروموسومات ينتمون إلى أحد الوالدين الأنواع هي متخلفة” ، ويوضح Dedukh.

الكروموسومات التي لم نعلق على المغزل ، محكوم. أنها لا تقع في النواة أو واحد من اثنين من الخلايا الوليدة. الجينات هي محاولة لخلق حول نفسه منفصل الأساسية مع جميع وسائل الراحة. ولكن لديهم التي تم الحصول عليها فقط من قبل أولئك تصميم النوية microkernel ، معيبة وغير قادر على دعم عمل الكروموسومات. مع مرور الوقت هذه الكروموسومات يموت ويتم استخدامها من قبل الخلية.

هذا المصير دائما يصيب فقط الكروموسومات من نوع واحد. الصالحة للأكل ضفدع يعيش في بحيرة السكان “يعطي إلى الذبح” إلا الكروموسومات من الأسماك الأجداد ، والعكس بالعكس.

العلماء بعد إلى معرفة كيف البرمائية “يفسر” الخلية ما الكروموسومات أنها لا تحتاج إلى. هذه الآليات هي معروفة حتى الآن فقط على الكائنات الحية الوحيدة الخلية (على وجه الخصوص ciliates).

بعد ذلك الخلية الجرثومية خط يخضع شعبة شعبة ، وتدريجيا يفقد كل “صالحة للأكل” (أو ، على العكس من ذلك ، كل “لايك”) كروموسوم. عندما “البركة” كروموسوم يموت ، steamroom لها “بحيرة” كروموسوم هو الضعف ، والعكس بالعكس. وبالتالي ، من وقت البلوغ الحيوان لها الشراكة يحتوي على الحمض النووي من نوع واحد فقط. وهذا يعني أن كروموسوم مع أية مشاكل مما يجعل العبور مما أدى إلى الأمشاج.

لذلك الصالحة للأكل الضفدع الحي بين مناطق الدلتا ينتج بركة الضفادع ، و تعيش بين البحيرة — البحيرة. وبالإضافة إلى ذلك, فهذا يعني أن نسلها سوف لا يأكل الفرنسية, و هذا ليس سبب الفرح ؟

لماذا يهم

ولكن علماء الأحياء سبب للفرح الأخرى. أولا, لقد وجدت آلية رائعة من الظواهر البيولوجية. ثانيا توسيع فهمنا تنوع الحياة. أكرر أن تدريجي “إعادة تعيين” المواد الجينية لم لوحظ في الحيوانات.

الوراثية المهندسين قد تكون مهتمة أيضا في هذا الموضوع. وهو مفتوح من قبل المؤلفين ، وهذه الظاهرة قد يؤدي إلى أساليب جديدة من التحريرأنا من الجينوم ، تغيير الجينات وليس بشكل فردي ، عدد الكروموسومات.

يذكر أن مربي طويلة ولدت polyploid (أي بعد مزدوجة أو ثلاثية أو أكثر من مجموعات من الكروموزومات) أصناف من المحاصيل. وإنما هو في المعنى ، كان الحظ: استخدام الخبراء نتائج الطفرات العشوائية. ولكن إذا كان ذلك بسبب الانفتاح الجديد من إنشاء مثل هذه الأصناف على تيار ، للأكل الضفادع يمكن أن يكون بنك الاحتياطي الفيدرالي ليس فقط عشاق المأكولات الفرنسية.

لمساعدة الناس ؟

في البشر ، فإن التغير في عدد الكروموسومات لا يؤدي إلى أي شيء جيد. تذكر متلازمة داون المرتبطة وجود في خلايا كروموسوم إضافي. ولكن من يدري ربما في المستقبل الأحياء تعليم الخلايا البشرية إلى اتخاذ سبيل المثال مع الضفدع و التخلص من لا لزوم لها الوراثية تحميل شعبة.

تفاصيل الدراسة المبينة في المادة العلمية التي نشرت في المجلة التقارير العلمية.

كان العمل بدعم من البرنامج الرئاسي من المشاريع البحثية الروسية للعلوم.

بالمناسبة, في وقت سابق Вести.Ru تحدث عن كيفية الشاي الأخضر أعطى العلماء أداة جديدة للعلاج بالجينات ، ولكن أيضا تحسنا في التحرير تقنية كريسبر الجينات.