Kje dobiš svoje gene?
Očitno je odgovor vaših staršev, katerih jajčece in semenčice so se zlili, da bi ustvarili edinstveno kombinacijo genetskega materiala, zaradi katerega ste vi. Toda presenetljive nove raziskave vržejo ključ v tisto dobro znano zgodbo: izkazalo se je, da so velike količine genskega materiala, ki jih najdemo pri ljudeh, nekje v preteklosti poskočile od drugih vrst, zato je ta postopek morda glavni dejavnik evolucije pri živalih iz platipuz do ljudi.
Po mnenju raziskovalcev bi zamisel, da se znatna količina DNK prenaša vodoravno, ne pa navpično, lahko spremenila naše razumevanje, kako ljudje in druge živali nastajajo. "To kaže, da bi ta tuji DNK, ki bi lahko prišel od koderkoli, nekako končal v nas in začel spreminjati stvari, " pravi Atma Ivančević, podoktorski raziskovalec bioinformatike na univerzi v Adelaidi v Avstraliji in glavni avtor študije nedavno objavljeno v Genome Biology .
Začnimo na začetku. Najprej skakalni geni v resnici niso geni. Gre za prenosne genske elemente, nekodirajoči genski material, ki sedi med geni. Ljudje so polni stvari - več kot polovico našega genoma je sestavljenih iz prenosnih elementov -, a veliko tega, kar dejansko počne, je še vedno skrivnost. "Zdi se, da je njegova ena vloga, da se kolikor toliko ponovi, " pravi Ivančević.
David Adelson, Ivančevičev nadzornik na univerzi v Adelaidi in soavtor na tem dokumentu, je že pred tem objavil raziskavo, v kateri so ugotovili, da lahko premični elementi, imenovani Bovine-B (BovB), skačejo med živalmi, tako raznolike kot nosorogi, kuščarji in plakuti. Da bi videli, kaj se dogaja z gonigom, je ekipa poiskala BovB in še en prenosni element, imenovan L1, v genomih 759 vrst živali, rastlin in gliv, katerih v celoti preslikani genomi so bili že na voljo na spletu.
"Želeli smo osvetliti nekaj več svetlobe in videti, ali lahko razumemo, zakaj se gibljejo v genomu in kako daleč se lahko širijo, " pravi Ivančević. "Poskušali smo iskati podobne ujemanje elementov med zelo oddaljenimi vrstami."
Ker so vedeli, da se elementi BovB lahko prenašajo med vrste, so najprej izsledili to vrsto genskega materiala. Odkrili so nekaj čudnih sorodnikov: nekateri BovBi so se vsaj dvakrat premestili med žabe in netopirje, Ivančevič pa pravi, da so BovBi, ki izvirajo iz kač, sestavljali vsaj 25 odstotkov genoma krav in ovac.
Zasledili so tudi elemente L1, ki predstavljajo približno 17 odstotkov človeškega genoma in so verjetno precej starejši od elementov BovB, je povedal Ivančevič. Prvič so ugotovili, da se tudi L1 lahko vodoravno prenaša: prisotni so bili v številnih živalskih in rastlinskih vrstah, vsi sesalci, ki so jih pregledali, razen platipusa in ehidne (edina dva sesalca jajčeca ali monotreme, živa na planet).
Tako je skupina sklenila, da prenosni elementi verjetno nikoli niso bili prisotni v monotremeh - namesto tega morajo skočiti v skupnega prednika preostalih sesalcev med 160 in 191 milijoni let.
Ivančević ima v mislih celo mehanizem. Kritično je bilo, da so BovB našli tudi pri škodljivcih, kot so hrošči in pijavke, medtem ko so bili L1 v vodnih parazitih, kot so morski črvi in ostrige. Zaradi tega so Ivancevićeva in njeni sodelavci verjeli, da lahko premični elementi vstopijo v DNK raznolikih bitij z uporabo teh parazitov ali drugih krvnih sesalcev, kot so klopi ali komarji, kot njihova vozila.
Tudi netopirji bi lahko igrali vlogo. Prenosni elementi so neaktivni pri številnih vrstah sadnih netopirjev, kar je lahko posledica dejstva, da je njihova prehrana z žuželkami naredila posebno dovzetnost za vodoravni genetski prenos. Z drugimi besedami, netopirji so razvili povečano sposobnost zatiranja tovrstnih elementov znotraj svojih teles - hkrati pa delujejo kot gostitelji, ki jih lahko prenašajo na druge vrste.
Saj ne, da so vsi ti prenosni elementi sami po sebi slabi. Ivančevič ugotavlja, da čeprav so L1 lahko povezane z rakom ali nevrološkimi motnjami, kot je shizofrenija, so lahko tudi drugi prenosni elementi vključeni v nastajanje posteljice ali pomoč imunskemu sistemu. "Imamo dokaze, da počnejo dobre in slabe stvari, skoraj po naključju, " pravi in dodaja, da je veliko L1 pri ljudeh tudi neaktivnih. "To je skoraj tako, kot da jih genom poskuša izkoristiti ali utišati po lastni meri."
Chiara Boschetti, predavateljica bioloških znanosti na univerzi v Plymouthu v Veliki Britaniji, ki preučuje vodoravni prenos genov, pravi, da tovrstna študija kaže, da bi tisto, kar so znanstveniki preučevali "junk" elemente, dejansko lahko igralo pomembno vlogo pri delovanju ali uravnavanju geni. V nekaterih primerih lahko celo vpliva na razdelitev ali ponovitev DNK in na delovanje kromosomov.
"Mislim, da ima potencial nekako spremeniti genom prejemnika, " pravi Boschetti, ki ni sodeloval pri Ivančevičevem delu. "Zelo verjetno je, da obstajajo učinki." Dodaja, da nova raziskava odpira nova vprašanja, na primer, kako hitro se ti prenosljivi elementi prenesejo in kako aktivni so v genoma.
Znanstveniki že dolgo vedo, da se genetski material lahko prenaša med bakterijami vodoravno; tako hitro razvijejo odpornost na antibiotike. Toda odkritje, da to počnejo tudi bolj zapleteni organizmi, postaja vse pomembnejše in spodbuja več raziskav koncepta genetskega dedovanja, pravi. "Na nek način je kul, " pravi, "Vsemu doda naključen dinamični element."
