Как это происходит?Общее мнение состоит в том, что генный дубликат, с одной из копий, берущих новую функцию, в то время как другая копия продолжает функционировать как прежде.
Однако, изучая крошечных паразитных Ос Драгоценного камня и их быстро изменяющиеся репертуары яда, Werren Lab в Университете Рочестера раскрыла различный процесс, который может быть широко распространен в других разновидностях также.Процесс включает поглощающие единственные гены копии, чтобы взять новые функции.
В некоторых случаях эти гены, кажется, продолжают свою предыдущую функцию также в других частях анатомии осы помимо железы яда. Результаты изданы в Текущей Биологии.«Это почти, как будто они теперь подрабатывают по вечерам», говорит Джон (Джек) Веррен, преподаватель биологии. «Они имеют дневную работу, и затем получают ночное задание также. Со временем, если ночные сдельные работы, они могут бросить дневную работу и развиться как специалист по яду.
Однако в других случаях мы нашли, что они прекращают подрабатывать по вечерам как гены яда, но, кажется, сохраняют свою дневную работу».Как ген поглощен? И что определяет, какую работу (или комбинация рабочих мест) это выполняет? В случае Ос Драгоценного камня звонил процесс, регуляция генов ключевая.
Как исследователи объясняют, быстрый товарооборот в генах яда достигнут главным образом изменениями в регулирующих регионах, смежных с генами.Эти регулирующие регионы управляют, как гены выражены – то есть, включены ли гены или «прочь» в различных тканях. Когда ген включен, он предоставляет инструкции для производственных белков. Когда это выключено, это не предоставляет таких инструкций.
«Co-выбор единственных генов копии может быть более быстрым механизмом для адаптации к новой окружающей среде, потому что это не требует, чтобы ген был дублирован сначала», отмечает Эллен Мартинсон, автор co-лидерства и постдокторский научный сотрудник в Werren Lab.«В сущности эти осы перерабатывают свои гены для новых функций», говорит co-лидерство Mrinalini, бывший postdoc в Werren Lab, которая с тех пор присоединилась к Национальному университету Сингапура, где она изучает яды змеи.
Группа – который также включает двух других исследователей в Университет Рочестера, Йоджешво Келкэра и Чин-Хо Чана – изучила четыре тесно связанных вида Ос Драгоценного камня. Осы откладывают свои яйца на куколках других насекомых после первого впрыскивания куколок с ядами, которые управляют метаболизмом хозяина способами, которые делают окружающую среду более способствующей их развитию молодой.Используя транскриптом и упорядочивающий протеом, исследователи нашли, что больше чем половина компонентов яда у паразитных ос следовала из единственных генов копии, которые были поглощены без того, чтобы быть дублированным.
Состав ядов может измениться быстро, позволив осам приспособиться к различным хозяевам. Например, даже тесно связанные разновидности могут отличаться до 40 процентов их репертуара яда.Группа предлагает, чтобы co-выбор единственных генов копии для новой функции был только ограничен ядами паразитоида. Co-выбор может быть распространен по своей природе, особенно когда организмы развиваются быстро к меняющимся условиям.
Относительно ядов паразитоида может быть дополнительное преимущество, говорит Веррен. «Большое разнообразие ядов паразитоида и изобилие этих разновидностей (оценки управляют целых 600 000 видов паразитоидов на земле), объединенный с тем, что яды паразитоида развились, чтобы управлять метаболическими процессами, предполагают, что они – потенциально огромный неиспользованный рог изобилия для изобретения лекарства».