Mutacije DNK se ne odigravaju nasumično

Povezane objave

• Tehnologija: 7 stvari koje će do 2030. nestati 01/03
• Napravite sami: Punjač za telefon za hitne slučajeve! 14/08
• Oruđe iz Bronzanog doba ima “vanzemaljsko” poreklo? 06/12

Povećati šanse u igri na sreću zvanoj mutacije

Otkriće da biljke štite svoje najvažnije gene transformiše naš pogled na evoluciju. Mutacije DNK se ne dešavaju tako nasumično kao što se ranije pretpostavljalo, prema novom istraživanju Maks Plank instituta za biologiju u Tibingenu u Nemačkoj i Univerziteta Kalifornije Dejvis u SAD.

Dotični nalazi imaju potencijal da dramatično promene naš pogled na evoluciju. Uvidi imaju dalekosežne implikacije, od boljeg poznavanja pripitomljavanja useva do predviđanja mutacionog pejzaža kod raka.

Mutacije, koje nastaju kada je DNK oštećena i ostavljena nepopravljena, glavno su gorivo evolucije. Centralna pretpostavka Darvinove teorije evolucije je da nastaju nasumično i da samo prirodna selekcija određuje koji se geni menjaju brže, a koji sporije u toku evolucije. Ova osnovna pretpostavka je sada poništena.

„Uvek smo mislili da se mutacije pojavljuju isključivo slučajno u celom genomu“, kaže Grej Monro, docent na Odseku za nauke o biljkama UC Davis i prvi autor rada. „Sada se ispostavilo da obrazac mutacije nije samo veoma nenasumičan, već i da nije slučajan na način koji koristi biljci.”

„Ovo je potpuno nova perspektiva o mutaciji i načinu na koji evolucija funkcioniše“, komentariše Detlef Vajgel, naučni direktor na Institutu za biologiju Maks Plank i viši autor studije.

Zaštita biljaka sa štetnim mutacijama

Istraživači su uzgajali uzorke široko rasprostranjenog korova Arabidopsis thaliana u zaštićenom laboratorijskom okruženju, gde su sve biljke, uključujući i one sa štetnim mutacijama, mogle da se razmnožavaju. Takve štetne mutacije bi obično bile brzo uklonjene selekcijskim pritiscima koji preovlađuju u prirodi i stoga nestaju pre nego što se mogu posmatrati. Analizom genoma stotina laboratorijskih biljaka, naučnici su mogli da identifikuju hiljade mutacija i prouče kako su nastale.

Sofisticirane statističke analize otkrile su da ove mutacije nikako nisu bile nasumično raspoređene u genomu, kao što su istraživači očekivali. Umesto toga, pronašli su delove genoma gde su mutacije bile retke, a druge gde su mutacije bile mnogo češće. U tim regionima s malo mutacija, geni potrebni u svakoj ćeliji i stoga neophodni za opstanak svake biljke bili su u velikoj meri zastupljeni.

„Ovo su regioni genoma koji su najosetljiviji na štetne efekte novih mutacija“, kaže Vajgel, „i stoga se čini da je popravka oštećenja DNK posebno efikasna u ovim regionima. Kao da se evolucija igra s napunjenim kockama, minimizuje rizik od oštećenja najvitalnijih gena.

Nova perspektiva klasične evolucione teorije

Naučnici su otkrili da su različite vrste proteina oko kojih je DNK omotana u ćelijskom jezgru u velikoj korelaciji s pojavom mutacija. „To nam daje dobru predstavu o tome šta se dešava, tako da možemo da predvidimo koji geni imaju veću verovatnoću da mutiraju od drugih“, kaže Monro. Vajgel je naglasio koliko su rezultati bili potpuno neočekivani u svetlu klasične evolucione teorije: „Odavno je poznato da tokom evolucije određeni regioni genoma akumuliraju više mutacija nego drugi. Na prvi pogled, činilo se da je ono što smo otkrili u suprotnosti s prihvaćenom mudrošću da ovo samo odražava prirodnu selekciju, uklanjajući većinu mutacija pre nego što se one zaista mogu posmatrati“, objašnjava on.

Međutim, uprkos neujednačenoj distribuciji mutacija u tipičnom genomu, važni regioni nisu u potpunosti lišeni njih, te stoga ovi regioni takođe mogu da evoluiraju, iako sporijim tempom od drugih delova genoma.

Buduća upotreba u uzgoju i medicinskim istraživanjima

„Biljka je razvila način da zaštiti svoje najvažnije gene od mutacije“, kaže Monro. “Ovo je uzbudljivo jer bismo čak mogli da iskoristimo ova otkrića da bismo razmislili o tome kako zaštititi ljudske gene od mutacije.” U budućnosti bi se mogli koristiti za predviđanje koji su geni najbolje mete za razmnožavanje jer brzo evoluiraju ili koji će najverovatnije izazvati bolest kod ljudi.