Life Style

บริเวณที่มืดของจีโนมอาจขับเคลื่อนการวิวัฒนาการของสายพันธุ์ใหม่

รังไข่หรือท่อที่มีเซลล์ไข่ในแมลงหวี่แมลงหวี่สายพันธุ์ Drosophila melanogaster (เครดิตภาพ: Daniel Kirilly ใน Ting Xie Lab, Stowers Institute for Medical Research และการแข่งขัน Olympus BioScapes ในปี 2004)

พันธุกรรม “สสารมืด” อาจผลักดันให้เกิดการเกิดขึ้นของสายพันธุ์ใหม่ การวิจัยใหม่พบว่า

จีโนมที่ยืดยาวซ้ำๆ เหล่านี้เรียกว่าดาวเทียม ดีเอ็นเอ ในที่สุดอาจป้องกันไม่ให้สัตว์ที่เข้ากันไม่ได้ผสมพันธุ์โดยการแย่งชิงโครโมโซมในทารกลูกผสมตามการศึกษา และถ้าสัตว์จากหลากหลายประชากรไม่สามารถผสมพันธุ์ได้ พวกมันก็จะแยกย้ายกันไปตามกาลเวลา นำไปสู่การเกี้ยวพาราสี

เพียง 1% ของตัวอักษร 3 พันล้านตัวหรือนิวคลีโอไทด์ในจีโนมมนุษย์ทำให้โปรตีนที่กำหนดลักษณะเช่นสีตาและ ความสูง. ดีเอ็นเอส่วนอื่นๆ อาจบอกร่างกายว่าต้องสร้างโปรตีนกี่สำเนา หรือเปิดหรือปิดยีนในเนื้อเยื่อต่างๆ ท่ามกลางหน้าที่อื่นๆ กระนั้น เกือบ 10% ของจีโนมมนุษย์นั้นประกอบด้วย DNA ดาวเทียมที่มีความยาวซ้ำๆ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ไม่ได้คิดจะทำอะไรมากนักในหลายปีที่ผ่านมา Madhav Jagannathan ผู้เขียนร่วมการศึกษาซึ่งปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ ETH Zurich กล่าว สถาบันชีวเคมีในประเทศสวิสเซอร์แลนด์

ที่เกี่ยวข้อง: ยีนของสัตว์ทะเลอายุ 500 ล้านปีอาศัยอยู่ในตัวเรา

“การทำซ้ำของ DNA ของดาวเทียมนั้นมีมากมายในสปีชีส์และพบเห็นได้ทั่วไปใน ยูคาริโอต

” หรือรูปแบบชีวิตที่มีนิวเคลียสของเซลล์ Jagannathan บอกกับ WordsSideKick.com ในอีเมล “ถึงกระนั้นก็ตาม พวกเขาส่วนใหญ่ถูกมองว่าเป็น DNA ขยะ”

อย่างไรก็ตามใน

การศึกษาปี 2561
จากันนาธาน ซึ่งตอนนั้นอยู่ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) และอดีตที่ปรึกษาดุษฎีบัณฑิต นักชีววิทยา Yukiko Yamashita ซึ่งอยู่ที่ MIT ก็พบว่า DNA บางส่วนนี้ทำหน้าที่ จุดประสงค์ที่สำคัญ: จัดระเบียบ DNA ภายในนิวเคลียสของเซลล์ การศึกษานั้นพบว่าโปรตีนบางชนิดจับโมเลกุลดีเอ็นเอและจัดเรียงพวกมันในกลุ่มโครโมโซมที่เรียกว่าโครโมเซ็นเตอร์ที่อัดแน่นอย่างหนาแน่น พวกเขาพบว่า DNA ของดาวเทียมบอกโปรตีนที่จับได้เหล่านี้ถึงวิธีการรวมกลุ่มและจัดระเบียบโครโมโซม

ในการศึกษาล่าสุดซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Molecular Biology and Evolution เมื่อวันที่ 24 กรกฎาคม จากันนาธานและยามาชิตะพบอีกบทบาทหนึ่งของ DNA ดาวเทียม: การขับขี่ การเก็งกำไร ทีมงานกำลังตรวจสอบความอุดมสมบูรณ์ของแมลงวันผลไม้

แมลงหวี่ melanogaster. เมื่อนักวิจัยลบยีนที่เข้ารหัสโปรตีนที่เรียกว่า prod ซึ่งจับกับ DNA ดาวเทียมเพื่อสร้างศูนย์โครโมโซม โครโมโซมของแมลงวันก็กระจัดกระจายอยู่นอกนิวเคลียส แมลงวันตายหากไม่มีความสามารถในการจัดระเบียบโครโมโซมอย่างถูกต้อง
เอ็มบริโอแมลงวันอายุ 2 ชั่วโมง แสดง DNA เป็นสีแดง โปรตีนส่งสัญญาณที่เรียกว่า Bicoid เป็นสีน้ำเงิน และโปรตีนอีกตัวหนึ่ง (หลังค่อม) แสดงใน สีเขียว ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการสร้างความแตกต่างของศีรษะและทรวงอก งานวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่า DNA ดาวเทียมอาจมีบทบาทในตัวอ่อนแมลงวันผลไม้ที่พัฒนาได้ตามปกติ แมลงวันสายพันธุ์ต่าง ๆ ที่มีโปรตีนจับ DNA ดาวเทียมที่เข้ากันไม่ได้จะมีเซลล์ที่มีนิวเคลียสผิดรูปและโครโมโซมกระจัดกระจายไปทั่วเซลล์ (เครดิตรูปภาพ: Thomas Gregor/Princeton University/NIGMS)

Jagannathan กล่าวว่าสิ่งนี้น่าทึ่งมากเพราะโปรตีนที่ถูกลบนั้นมีเอกลักษณ์เฉพาะ NS. melanogaster. นั่นหมายความว่าลำดับดีเอ็นเอดาวเทียมที่พัฒนาอย่างรวดเร็วเหล่านี้จะต้องมีโปรตีนที่พัฒนาอย่างรวดเร็วซึ่งผูกมัดกับพวกมันด้วย

เพื่อทดสอบแนวคิดนี้ Jagannathan breed NS. melanogasterหญิง กับผู้ชายหลากหลายสายพันธุ์ แมลงหวี่ simulans. ตามที่คาดไว้ ลูกผสมอยู่ได้ไม่นาน เมื่อนักวิจัยมองเข้าไปในเซลล์ของแมลงวัน พวกเขาเห็นนิวเคลียสผิดรูปร่างที่มี DNA กระจัดกระจายไปทั่วเซลล์ เช่นเดียวกับที่พวกมันเห็นเมื่อกำจัดโปรตีนที่ผลิตได้ในการทดลองครั้งก่อน

เหตุใด DNA ดาวเทียมจึงหมายความว่าสามารถทำให้เกิดการเก็งกำไรได้? ทีมงานสงสัยว่าหาก DNA ของดาวเทียมวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วและสิ่งมีชีวิตสองตัวสร้างโปรตีนที่จับกับ DNA จากดาวเทียมที่แตกต่างกัน พวกมันก็จะไม่ได้ผลิตลูกหลานที่แข็งแรง เนื่องจากโปรตีนที่จับกับโครโมเซ็นเตอร์และส่วนดีเอ็นเอของดาวเทียมมีวิวัฒนาการแตกต่างกันในประชากรหรือสปีชีส์ที่แยกจากกัน ความไม่ลงรอยกันนี้อาจเกิดขึ้นค่อนข้างเร็ว

เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้ พวกเขาได้กลายพันธุ์ยีนที่มีผลผูกพันดีเอ็นเอของดาวเทียม ซึ่งนำไปสู่ความไม่ลงรอยกันในพ่อแม่ทั้งสอง เมื่อพวกมันเขียนจีโนมของแมลงวันใหม่เพื่อให้เข้ากันได้ พวกมันก็ผลิตลูกผสมที่แข็งแรง

ความไม่ลงรอยกันของ DNA ดาวเทียมดังกล่าวอาจเป็นปัจจัยสำคัญต่อการวิวัฒนาการของสปีชีส์ใหม่ Jagannathan สงสัย เขาหวังว่าการวิจัยเพิ่มเติมสามารถทดสอบแบบจำลองความไม่ลงรอยกันของลูกผสมกับสายพันธุ์อื่นได้ ในท้ายที่สุด งานวิจัยนี้อาจนำไปสู่หนทางสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการช่วยเหลือลูกผสมที่ “ถึงวาระ” หรือลูกผสมที่ไม่รอดหลังคลอดได้นาน สิ่งนี้สามารถปูทางสำหรับการใช้การผสมพันธุ์เป็นวิธีการในการช่วยเหลือสัตว์ใกล้สูญพันธุ์อย่างยิ่ง เช่น แรดขาวเหนือ ซึ่งมีเพียงผู้หญิงสองคนเท่านั้นที่รอดชีวิต

ในที่สุด ใหม่ การวิจัยยืนยันลางสังหรณ์ของจากันนาธานว่า DNA ดาวเทียมมีจุดประสงค์

“ฉันคิดว่าไม่มีทางที่วิวัฒนาการจะสิ้นเปลืองได้ขนาดนี้” จากันนาธาน กล่าวว่า.

เผยแพร่ครั้งแรกใน Live Science

คาเมรอนเป็นนักเขียนที่มีส่วนร่วมในวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตสำหรับวิทยาศาสตร์สด นอกจากนี้ เขายังเขียนบทความให้กับ New Scientist รวมทั้ง Curiosity Daily Podcast ของ MinuteEarth และ Discovery เขาสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาโทด้านพฤติกรรมสัตว์จากมหาวิทยาลัยเวสเทิร์น แคโรไลน่า และสอนอยู่ที่มหาวิทยาลัยนอร์เทิร์นโคโลราโด

  • ตรัง chủ
  • ธุรกิจ
  • อาหาร
  • ไลฟ์สไตล์
  • เทค
  • มาร์เก็ตติ้งดิจิทัล (Digital Marketing)
  • Back to top button