Результаты нового исследования позволяют предположить, что все животные, включая человека, получили чужие гены от микроорганизмов, сосуществовавших с ними в древние времена. Этот результат оспаривает традиционные представления о том, что эволюция животных опирается только на те гены, которые передаются по линии предков.

Перенос генов между организмами, существующими в одинаковом окружении, называется параллельным переносом генов. Параллельный перенос генов (ППГ) хорошо известен для одноклеточных организмов и считается важным элементом эволюции микроорганизмов, объясняющим, например, приобретение штаммами бактерий резистентности к антибиотикам.

Предполагалось, что ППГ играет важную роль в эволюции некоторых относительно простых животных, включая червей-нематод, приобретших гены от микроорганизмов и растений, а также некоторых видов жуков, получивших позволяющие вырабатывать способствующие перевариванию ягод кофе ферменты бактериальные гены от микроорганизмов. Тем не менее, идея о том, что ППГ происходит для более высокоорганизованных животных, в том числе человека, в настоящее время не является общепризнанной и подвергается значительной критике.

Руководитель нового исследования, Аластер Крисп (Alastair Crisp) из Кембриджа, отмечает, что его работа представляет собой первое свидетельство в пользу того, что ППГ может происходить и для позвоночных, в том числе и человека, в геноме которых может содержаться десятки или сотни «чужих» генов. Удивительно, но параллельный перенос генов для человека не является случайным событием, есть все поводы полагать, что ППГ вносил вклад в процесс эволюции всех животных, что, в свою очередь, должно заставить нас пересмотреть наши взгляды на процесс эволюции.

В рамках работы были изучены геномы 12 видов дрозофил, четырех видов нематод и 10 видов приматов, включая человека. Анализ позволил установить соответствие генов представителей близкородственных видов и определить, происхождение каких из них «внешнее». Сравнение генов видов, относящихся к разным родам, позволило оценить время приобретения «чужого» гена.

Результаты исследования говорят, что большое количество генов, включая гены определения группы ABO, были получены позвоночными через параллельный перенос. Большая часть других чужих генов оказалась связана с ферментами, вовлеченными в процесс обмена веществ. Для человека было выяснено, что 17 ранее описанных генов были получены по механизму параллельного переноса, а также в геноме человека было обнаружено 128 ранее неизвестных «чужих» генов.

Некоторые из этих генов вовлечены в жировой обмен, например в расщепление жирных кислот и образование гликолипидов, другие связаны с иммунной системой, некоторые из обнаруженных генов отвечают за метаболизм аминокислот, модификацию белков и выработку организмом антиоксидантов.

Исследователям удалось определить вероятные классы организмов, «подаривших» нам свои гены – наиболее часто в качестве доноров генетического материала выступают бактерии и протисты, также для приматов в целом было идентифицировано около полусотни генов вирусного происхождения, некоторые гены были получены в результате параллельного переноса от грибов; подавляющее большинство процессов параллельного переноса генов происходило довольно давно – на историческом отрезке между появлением общего предка хордовых и общего предка приматов.

Авторы исследования также говорят о том, что их анализ может даже преуменьшать общее количество случаев параллельного переноса генов для животных, а также о том, что прямой параллельный перенос генов между сложными организмами также реализуется в некоторых типах взаимоотношений паразит-хозяин. Результаты исследования также могут оказать влияние на общую методологию расшифровки геномов и секвенирования генов.

Источник: Genome Biology, 2015; 16 (1) DOI: 10.1186/s13059-015-0607-3

оригинал статьи © ChemPort.Ru, MMII-MMXIV