Название: Гены очеловечивания
Вид работы: статья
Рубрика: Биология и химия
Размер файла: 16.17 Kb
Скачать файл: referat.me-22093.docx
Краткое описание работы: Генетические мутации могут быть положительными, отрицательными и нейтральными. Положительные мутации, грубо говоря, „улучшают“ адаптацию организма к требованиям эволюции; отрицательные мутации эту адаптацию „ухудшают“.
Гены очеловечивания
Михаил Вартбург
Каждое время предлагает свои определения, и в эпоху генетики отличие людей от обезьян стали, естественно, искать в генах. Оказалось, однако, что только 1,5–2,0 процента генов человека отличаются от генов шимпанзе, и сейчас в моду вошло объяснять различия между людьми и шимпанзе не самими генами, а тем, как они работают, то есть разной активностью генов у человека и у обезьян, различным характером их регуляции и т.п. Сейчас наступает, кажется, ренессанс „чисто генетического“ подхода, и главной причиной этого может стать недавняя революционная работа группы американских генетиков во главе с Мишель Каргиль.
Эти исследователи взялись за работу, когда стало известно, что завершена черновая расшифровка генома шимпанзе. Это натолкнуло учёных на мысль выяснить различия между человеческими и обезьяньими генами. Такие сравнения проводились и раньше, но на очень ограниченном числе генов, и это не позволяло получить широкую картину. Теперь, имея в своём распоряжении полностью расшифрованный геном человека и черновик генома шимпанзе, группа Каргиль отобрала для сравнения целых 7645 генов, то есть примерно четверть общего количества, включив в число отобранных только те гены, которые являются общими у человека, шимпанзе и мыши. Мышь нужна была для того, чтобы путём сравнения этих генов с их известными мышиными аналогами определить, какие изменения накопились в каждом из отобранных генов за время эволюции от мыши до общего предка людей и обезьян. Последующее сравнение состава этих же генов у людей и шимпанзе позволило выяснить, сколько изменений (мутаций) накопилось в каждом из генов за время эволюции от „общего предка“ до нынешних времён.
Генетические мутации могут быть положительными, отрицательными и нейтральными. Положительные мутации, грубо говоря, „улучшают“ адаптацию организма к требованиям эволюции; отрицательные мутации эту адаптацию „ухудшают“; и нейтральные мутации гена вообще не отражаются в составе белка (или затрагивают этот состав несущественно). Эволюция нечувствительна к нейтральным мутациям, но оказывает давление на положительные и отрицательные: первые она закрепляет, вторые вытесняет. Быстрое накопление закреплённых эволюцией мутаций говорит о том, что эти изменения гена (и его белка) способствовали адаптации. Поскольку средний темп накопления мутаций за время эволюции поддаётся грубой оценке, можно оценить и число ожидаемых мутаций за любое данное время, например, за время эволюции от мыши до „общего предка“, а также за время, прошедшее после расхождения человеческой и обезьяньей эволюционных ветвей. Всякое превышение реального числа мутаций в каком-то гене над ожидаемым средним говорит об ускоренной эволюции этого гена, то есть косвенно о его важности для организма.
Оказалось, что из отобранных для сравнения 7645 генов человека и шимпанзе претерпели ускоренные изменения 1547 человеческих и 1534 обезьяньих генов, что, по всей видимости, последовательно давало их владельцам какие-то эволюционные преимущества. Однако гены эти зачастую разные. И у людей, и у обезьян ускоренно развивались многие гены, связанные с метаболизмом и передачей сигналов от клетки к клетке, но вот гены, белки которых связаны со структурой скелета, ускоренно мутировали только у шимпанзе, а у людей ускоренно изменялись гены, белки которых связаны с аппаратом внутреннего уха, то есть со слухом. Подтвердилось также сделанное ранее открытие, что только у людей происходило ускоренное изменение гена FOXP2, белок которого участвует в координации движения лицевых мускулов, необходимой для произнесения слов, то есть для речи.
Результаты, полученные группой Каргиль, вызвали большой интерес генетиков и эволюционистов. Хоть они и требуют дальнейшего уточнения, даже и сейчас эти результаты намечают новый путь плодотворного поиска тех уникальных человеческих отличий, которые могут быть связаны с составом генов и их белков. Эта плодотворность была резко подчёркнута другим недавним открытием, которое в некоторых сенсационных статьях уже прошло под заголовками „Ген, который породил человеческий мозг“ и даже „Ген, который сделал человека человеком“. Речь идёт, в сущности, не об одном, а о последовательности трёх открытий.
Первым в 2002 году было открытие Вудса и Уолша, которые установили, что мутация в определённом гене человека вызывает появление детей с резко (до 400 куб. см) уменьшенным объёмом мозга. Это называется аутосомальной первичной микроцефалией, и по первым буквам этой болезни сам ген получил название ASPM. Это побудило Джанджи Джанга исследовать нормальный (без мутаций) вариант этого гена и сравнить его с аналогичными у шимпанзе и орангутанов. В декабре 2003 года Джанг обнаружил, что по сравнению со своими обезьяньими аналогами ген ASPM у людей содержит значительное число наследственно закреплённых изменений. Как мы уже знаем, это свидетельствует, что данный ген находился под позитивным эволюционным давлением, и косвенно указывает, что он даёт своим владельцам какие-то эволюционные преимущества. Джанг высказал предположение, что каждое очередное изменение в этом гене вызывало очередной скачок в объёме мозга.
Наконец, в начале 2004 года появилось сообщение группы американских исследователей во главе с Брюсом Ланом, которые провели более широкое изучение любопытного гена. Эта группа провела сравнение гена ASPM на длинном эволюционном интервале, от мартышек и макак через гиббонов, орангутанов и горилл до шимпанзе и, наконец, человека, а также изучила аналог этого гена у других линий животных. Оказалось, что, только начиная с простейших приматов, появляются признаки ускоренного изменения гена ASPM; у коров, мышей, крыс и т.п. никаких признаков такого изменения нет. Иными словами, ускоренное изменение гена ASPM появляется только на эволюционной линии, ведущей напрямую к человеку.
Любопытно также, что темп этих изменений особенно ускорился после отделения людей от шимпанзе, то есть за последние 5 - 7 миллионов лет. В этом интервале скачкообразные изменения гена стали происходить каждые 300 - 400 тысяч лет, коррелируя с непрестанным ростом объёма мозга (за это же время средний объём мозга вырос с 420 куб. см у древних предшественников человека, австралопитеков, до 1350 - 1420 куб. см у нынешних людей).
Однако со времени последнего изменения ген ASPM уже остаётся стабильным, что указывает на воздействие так называемого процесса очистительной селекции, как называют генетики процесс преимущественного отбора потомков с неизменной формой гена, как будто ген ASPM, а с ним объём человеческого мозга, уже достиг оптимального строения.
Интересное исследование, но требует осторожности: связывать этот ген с уникальной человеческой „интеллигентностью“, с очеловечиванием обезьяны было бы очередным упрощением.
Похожие работы
-
Методы генетики
Генеалогический метод. Популяционный метод. Близнецовый метод. Цитогенетический метод. Биохимический метод.
-
Для чего нужно половое размножение или Почему любовь прибавляет ума…
Первым, кто высказал предположение, для чего нужно половое размножение, был Август Вейсманн, который в 1886 году на съезде немецких естествоиспытателей и врачей произнёс речь „Значение полового размножения для теории отбора“.
-
Наследственность и изменчивость. Их виды
Изменчивость — это свойство живых организмов существовать в различных формах (вариантах).
-
Полезная роль «вредных» активных форм кислорода
Активные формы кислорода (АФК), такие как супероксид-анион, считаются очень вредными, поскольку они повреждают белки, липиды и ДНК, приводя к старению клеток.
-
Жук-бомбардир
Это насекомое, не больше сантиметра в длину, способно выпустить во врага струю горячего едкого газа. И это не керосин, который нужно поджечь, а смесь химикатов, самостоятельно реагирующих друг с другом.
-
Мутационная теория эволюции
Эту мутациионную теорию эволюции нельзя опровергнуть ни со стороны критики ее содержания и ни со стороны формальной логики. Обсуждению подлежит не вопрос, свободна ли она от противоречий, а лишь вопрос, согласуется ли она с фактами генетики и эволюции.
-
Теория мутаций
Мутации — это продолжительные, более или менее сильно выраженные изменения норм реакции, вызванные скачкообразными изменениями в хромосомах или других частях клетки (плазмогенные и пластидные мутации).
-
Биохимия
Биохимические концепции находят применение в медицине, пищевой, фармацевтической и микробиологической промышленности, сельском хозяйстве, а также в перерабатывающей промышленности.
-
Молекулярный механизм эволюции
Даже самый беглый взгляд на эволюцию биологических видов убеждает в том, что она ускоряется в условиях стресса, то есть ситуации, возникающей в результате резкого и неблагоприятного изменения внешних условий.
-
Стресс — ускоритель эволюции
Популяция вида всегда состоит из организмов, генетически не идентичных. Из этого разнообразия, благодаря силе естественного отбора, и получают наибольшие шансы те особи,которым дана возможность передать свои, сегодня „хорошие“, гены следующему поколению.