พบกุญแจไขปริศนาของยีนที่วิวัฒนาการอย่างรวดเร็วใน “DNA ขยะ”

movie-online

ปริศนาที่มีมายาวนานในการวิวัฒนาการ

คือเหตุใดยีนใหม่ซึ่งดูเหมือนจะเกิดขึ้นจากที่ใด ๆ – สามารถเข้ารับหน้าที่ที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตได้อย่างรวดเร็ว การศึกษาใหม่เกี่ยวกับแมลงวันผลไม้อาจช่วยไขปริศนานั้นได้ มันแสดงให้เห็นว่ายีนใหม่บางตัวมีความสำคัญอย่างรวดเร็วเนื่องจากพวกมันควบคุมดีเอ็นเอชนิดหนึ่งที่เรียกว่าเฮเทอโรโครมาติน เมื่อพิจารณาว่าเป็น“ DNA ขยะ” แล้วเฮเทอโรโครมาตินทำหน้าที่สำคัญหลายอย่างรวมถึงการทำหน้าที่เหมือนเรือนจำที่มีการป้องกันอย่างแน่นหนา: มันจะขังยีน“ นักแสดงที่ไม่ดี” ไว้ป้องกันไม่ให้เปิดทำงานและสร้างความเสียหาย Heterochromatin เป็นหนึ่งในดีเอ็นเอที่เปลี่ยนแปลงเร็วที่สุดในร่างกายดังนั้นยีนที่ควบคุมมันจะต้องปรับตัวอย่างรวดเร็วเพื่อให้ทันนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการ Harmit Malik จากศูนย์วิจัยมะเร็ง Fred Hutchinson ในซีแอตเทิลและเพื่อนร่วมงานของเขารายงานออนไลน์เมื่อเดือนพฤศจิกายน 10 ใน eLife “ งานนี้ถือเป็นก้าวสำคัญ” Manyuan Long นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการของมหาวิทยาลัยชิคาโกซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าว “ เป็นเรื่องที่น่าอัศจรรย์มากที่เห็นว่าเฮเทอโรโครมาตินมีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการของยีน” นักวิทยาศาสตร์ได้จัดทำเอกสารหลายกรณีของยีนที่ดูเหมือนจะเกิดขึ้นตั้งแต่เริ่มต้นและทำให้สิ่งมีชีวิตมีความสามารถใหม่ ตัวอย่างเช่นยีนชนิดหนึ่งในปลาสร้างโปรตีนป้องกันการแข็งตัวใหม่ แมลงวันอีกชนิดหนึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการบิน เมื่อประมาณทศวรรษที่แล้วนักวิจัยได้ค้นพบว่ายีนใหม่ไม่เพียง แต่ช่วยในการทำงานใหม่ บางอย่างอาจจำเป็นเพื่อความอยู่รอด ในแมลงหวี่แมลงหวี่เมลาโนคาสเตอร์มียีน“ ใหม่” มากถึง 30 เปอร์เซ็นต์ซึ่งบางชนิดเกิดขึ้นเมื่อ 3 ล้านปีก่อนซึ่งเป็นช่วงเวลาวิวัฒนาการ การค้นพบนี้ทำให้ความเชื่อที่สืบทอดกันมายาวนานว่ายีนที่สำคัญไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนักในช่วงวิวัฒนาการ ทีมของมาลิกได้ตรวจสอบยีนกลุ่มใหญ่ในแมลงวันผลไม้ที่ควบคุมยีนอื่น ๆ โดยเปิดและปิดยีนเหล่านี้สำหรับงานต่างๆในเซลล์ พบว่าภายในตระกูลที่มียีน 85 ยีนยีนที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วมากขึ้นมีแนวโน้มที่จะควบคุมการทำงานที่จำเป็นสำหรับแมลงวัน ในความเป็นจริงแล้ว 67 เปอร์เซ็นต์ของยีนที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วนั้นมีความจำเป็นเมื่อเทียบกับ 20 เปอร์เซ็นต์ในกลุ่มที่มีวิวัฒนาการช้า ดูหนังออนไลน์เต็มเรื่อง

“ ความเชื่อตรงข้ามอย่างสิ้นเชิงกับสิ่งที่คุณคาดหวัง” มาลิกกล่าว

หนังน่าดู ทีมงานพบว่ายีนสำคัญชนิดใหม่ที่เรียกว่า Nicknack ออกคำแนะนำสำหรับโปรตีนที่จับกับ heterochromatin แม้ว่าจะยังไม่ทราบรายละเอียดก็ตาม เพื่อดูว่า Nicknack สามารถเข้ารับหน้าที่สำคัญได้เร็วเพียงใดนักวิจัยได้เปลี่ยนยีน Nicknack ใน D. melanogaster ด้วยยีน Nicknack ในญาติวิวัฒนาการที่ใกล้เคียงที่สุดคือ D. simulans แมลงวันทั้งสองชนิดแยกออกเป็นสองกิ่งของต้นแมลงวันผลไม้เมื่อประมาณ 2.5 ล้านปีก่อน โดยทั่วไปแล้วนักวิทยาศาสตร์คาดหวังว่ายีน Nicknack ของ S. simulans จะเหมือนกับยีนใน D. melanogaster เนื่องจากเป็นสิ่งสำคัญและจะไม่มีการเปลี่ยนแปลงมากนักในช่วงสั้น ๆ (ในแง่วิวัฒนาการ) สองล้านปี พวกเขาทดสอบทฤษฎีนี้โดยการเปลี่ยนยีนจาก D. simulans ไปเป็นแมลงวัน D. melanogaster โดยคาดหวังว่าหากยีนเหมือนกันการค้าจะไม่มีผล แต่กลับกันแมลงวันตัวเมียรอดชีวิตจากการแลกเปลี่ยนได้ดี แต่ตัวผู้ตายทั้งหมด มาลิกคิดว่าความแตกต่างระหว่างเพศเกี่ยวข้องกับเฮเทอโรโครมาติน: โครโมโซม Y มีโครโมโซมจำนวนมาก “ เหมือนกับว่า [D. ] ของ [ยีนนิคแน็ค] ของซิมูลันเข้ามาพร้อมกันมัดมือไพล่หลัง” มาลิกกล่าว “ มันดีพอที่จะทำหน้าที่ของมันในแมลงวันตัวเมีย แต่ในแมลงวันตัวผู้ซึ่งมีเฮเทอโรโครมาตินจำนวนมากก็ไม่สามารถทำได้” กล่าวอีกนัยหนึ่งยีนจากสปีชีส์หนึ่งไม่ตรงกับยีนในอีกชนิดหนึ่ง ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าในช่วง 2.5 ล้านปีนับตั้งแต่การแยกสายพันธุ์ทั้งสองชนิด D. melanogaster ได้พัฒนา Nicknack ในเวอร์ชันของตัวเอง และเนื่องจากการแลกเปลี่ยนส่งผลเสียต่อเพศชายด้วยความอุดมสมบูรณ์ของเฮเทอโรโครมาตินในโครโมโซม Y นักวิจัยจึงสรุปว่า Nicknack ต้องมีบทบาทสำคัญในการควบคุมเฮเทอโรโครมาติน และเนื่องจากเฮเทอโรโครมาตินวิวัฒนาการไปอย่างรวดเร็วยีน Nicknack จึงต้องมีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วเช่นกันดังนั้นจึงไม่ล้าสมัย จากนั้นมาลิกหวังว่าจะทำการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อให้เข้าใจถึงหน้าที่ที่แท้จริงของ Nicknack ซึ่งอาจช่วยชี้ให้เห็นถึงบทบาทของเฮเทอโรโครมาตินในการกำหนดความเร็วและแนวทางของวิวัฒนาการ เขากล่าวว่านักวิทยาศาสตร์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของการทำความเข้าใจว่า“ DNA ขยะ” หลายวิธีนี้เป็นอะไรก็ได้นอกจากขยะ 918hdtv