Odakle vam geni?
Očigledan odgovor je od vaših roditelja, čiji su se jajašci i sperma spojili kako bi stvorili jedinstvenu kombinaciju genetskog materijala koji vas čini, vi. No iznenađujuće novo istraživanje baca ključ u onu dobro poznatu priču: Ispada da su velike količine genetskog materijala pronađene u ljudi zapravo skočile od drugih vrsta negdje u prošlosti, a taj je postupak možda glavni pokretač evolucije životinja iz platipupa ljudima.
Prema istraživačima, ideja da se značajna količina DNK prenosi horizontalno, a ne vertikalno, mogla bi promijeniti naše razumijevanje ljudi i drugih životinja. „To pokazuje da bi taj strani DNK koji je mogao doći odasvud mogao nekako završiti u nama i započeti mijenjati stvari“, kaže Atma Ivančević, post-doktorska istraživačica bioinformatike na Sveučilištu u Adelaidiu u Australiji i vodeća autorica studije nedavno objavljeno u Genome Biology .
Krenimo od početka. Kao prvo, geni za skakanje zapravo nisu geni. Oni su prijenosni genski elementi, nekodirajući genetski materijal koji sjedi između gena. Ljudi su prepuni stvari - više od polovice našeg genoma sastoji se od prenosivih elemenata - ali mnogo toga što zapravo radi još uvijek je misterija. "Čini se da je njena uloga da se replicira koliko god može", kaže Ivančević.
David Adelson, Ivančevićev nadzornik na Sveučilištu u Adelaideu i koautor na radu, prethodno je objavio istraživanje kako je utvrdio da su prenosivi elementi zvani Bovine-B (BovB) skakutali među životinjama raznolikim poput nosoroga, guštera i platiša. Kako bi vidjeli što se događa, ekipa je potražila BovB-ove i još jedan prijenosni element zvan L1 u genomima 759 vrsta životinja, biljaka i gljiva čiji su potpuno preslikani genomi već dostupni na mreži.
"Željeli smo baciti malo više svjetla i vidjeti možemo li razumjeti zašto se oni kreću u genomu i koliko se mogu širiti", kaže Ivančević. "Pokušali smo potražiti slične podudarnosti elemenata između vrlo udaljenih vrsta."
Budući da su znali da se BovB elementi mogu prenositi između vrsta, prvo su pratili tu vrstu genetskog materijala. Otkrili su neke čudne braće: neki BovBovi su se barem dva puta prebacili između žaba i slepih miševa, a Ivančević kaže da su bovB-ovi koji su nastali u zmijama činili najmanje 25 posto genoma krava i ovaca.
Također su pratili L1 elemente, koji čine oko 17 posto ljudskog genoma i vjerovatno su mnogo stariji od BovB elemenata, rekao je Ivančević. Prvi put su otkrili da se i L1 mogu horizontalno prenijeti: bili su prisutni u mnogim životinjskim i biljnim vrstama, a svi sisari koje su pregledali osim platiša i ehidne (jedina dva sisara, koji postavljaju jaja, ili monotremi, živi na planeta).
To je navelo tim da zaključi da prijenosni elementi vjerojatno nikada nisu bili prisutni u monotreme - umjesto toga, oni moraju uskočiti u zajedničkog pretka ostalih sisavaca prije 160 i 191 milijuna godina.
Ivančević čak ima mehanizam na umu. Kritično, bovBs su također pronađeni u štetočinama poput beda i pijavica, dok su L1s pronađeni u vodenim parazitima poput morskih crva i ostrige. To je navelo Ivančević i njezine kolege da vjeruju kako prenosivi elementi mogu ući u DNK različitih bića koristeći ove parazite ili druga stvorenja koja krvlju snose kao krpelja ili komarce kao svoja vozila.
I šišmiši bi također mogli igrati ulogu. Prijenosni elementi su neaktivni kod mnogih vrsta voća šišmiša, što može biti posljedica činjenice da ih je njihova prehrana insekata učinila osobito osjetljivim na horizontalni genetski prijenos. Drugim riječima, čini se da su šišmiši razvili povećanu sposobnost suzbijanja takvih elemenata unutar svojih tijela - istovremeno djelujući kao domaćini sposobni ih prenijeti na druge vrste.
Nije da su svi ovi prijenosni elementi inherentno loši. Ivančević napominje da iako su L1 povezane s rakom ili neurološkim poremećajima poput shizofrenije, drugi transpozibilni elementi mogu također biti uključeni u stvaranje placente ili pomaganje imunološkom sustavu. "Imamo dokaze da čine dobre i loše stvari, gotovo slučajno", kaže ona, dodajući da su mnogi L1-ovi kod ljudi također neaktivni. "To je gotovo kao da ih genom pokušava iskoristiti ili ih ušutkati na vlastiti način."
Chiara Boschetti, predavačica bioloških znanosti na Sveučilištu u Plymouthu u Velikoj Britaniji koja proučava horizontalni prijenos gena, kaže da ovakva studija pokazuje da bi ono što su znanstvenici smatrali „bezvrijednim“ elementima zapravo moglo igrati važnu ulogu u funkciji ili regulaciji geni. U nekim bi slučajevima čak mogao utjecati na to kako se DNA dijeli ili replicira te kako funkcioniraju kromosomi.
"Mislim da to ima potencijal na neki način da promijeni genom primatelja", kaže Boschetti, koji nije bio uključen u Ivančevićev rad. "Vrlo je vjerojatno da postoje efekti." Ona dodaje da novo istraživanje otvara nova pitanja, poput brzine prijenosa tih prijenosnih elemenata i koliko su aktivni u genima.
Znanstvenici već dugo znaju da se genetski materijal može bakterijama prenositi vodoravno; na taj način tako brzo razvijaju rezistenciju na antibiotike. Ali otkriće da složeniji organizmi to čine postaje sve važnije, i traži više istraživanja koncepta genetskog nasljeđivanja, kaže ona. "Na neki način je nekako cool", kaže. "Svemu dodaje slučajni dinamički element."
