Согласованная эволюция

Согласованная эволюция — это явление, при котором паралогичные гены внутри одного вида более тесно связаны друг с другом, чем с членами одного и того же семейства генов у близкородственных видов. Другими словами, когда исследуются конкретные члены семейства, большее сходство обнаруживается внутри вида, а не между видами. ^{[ 1 ]} Это говорит о том, что члены этой семьи на самом деле не развиваются независимо друг от друга. ^{[ 2 ]}

Концепция согласованной эволюции представляет собой молекулярный процесс, который приводит к гомогенизации последовательностей ДНК. ^{[ 1 ]}

Как показано на диаграмме справа, по мере эволюции каждый организм создает вид, который более тесно связан с его генами, чем кто-либо другой представитель этого вида. Об этом свидетельствуют разные цвета кругов. Если каждый цвет представляет отдельный организм одного вида, это показывает, что, как только синий и оранжевый размножаются, они создают организмы, которые невероятно похожи на них (поэтому они представлены как один и тот же цвет).

Этот фундаментальный процесс действует во всех организмах, даже если кажется, что он не присутствует в конечном итоге в каждый момент времени.

Причины

Согласованная эволюция (феномен дупликации генов) часто может быть вызвана генетическим обменом, известным как конверсия генов. ^{[ 3 ]} Это другое явление известно как «невзаимный обмен генетическим материалом между гомологичными последовательностями». ^{[ 3 ]}

Сохранение генов может сделать несколько вещей...

Уменьшить мутационную нагрузку
Устранение вредных мутаций
Распространение выгодных аллелей

... тем самым играя роль в согласованной эволюции.

Преобразование генов также зависит от последовательностей генов, которые участвуют в текущем процессе. Некоторые целые последовательности генов претерпели процесс согласованной эволюции, тогда как другие имеют более мозаичную структуру, при которой одни гены гомогенизируются, а другие расходятся без этого преобразования. ^{[ 3 ]}

Пример

Пример можно увидеть у бактерий: Escherichia coli (может вызвать тяжелое пищевое отравление у хозяев) имеет семь оперонов, кодирующих различные рибосомальные РНК . Для каждого из этих генов последовательности рДНК практически идентичны среди всех семи оперонов (расхождение последовательностей составляет всего 0,195%). У близкородственного вида Haemophilus influenzae шесть оперонов рибосомальной РНК полностью идентичны. Однако при сравнении двух видов расхождение последовательностей гена 16S рРНК между ними составляет 5,90%. ^{[ 1 ]}

Факторы, влияющие на скорость согласованной эволюции

Конкретное количество подсчитанных повторов ^{[ 4 ]}
Расположение вышеупомянутых повторов (дисперсное или кластерное) ^{[ 4 ]}
Относительные размеры медленно и быстро развивающихся регионов (внутри повторяющейся единицы) ^{[ 4 ]}
1. Некодирующие регионы развиваются очень быстро.
2. Регионы кодирования развиваются очень медленно
Ограничение на однородность ^{[ 4 ]}
Численность населения ^{[ 4 ]}
Требуемые дозы ^{[ 4 ]}

Требования

Горизонтальная передача мутаций между членами семьи (гомогенизация). ^{[ 4 ]}
Распространение мутаций в популяции (фиксация) ^{[ 4 ]}

Гипотезы, объясняющие согласованную эволюцию

Высокое сходство последовательностей между паралогами может поддерживаться за счет гомологичной рекомбинации событий , которые приводят к конверсии генов , эффективно копируя некоторую последовательность из одного и перезаписывая гомологичную область в другом. Другая возможная гипотеза, которую еще предстоит опровергнуть, заключается в том, что быстрые волны дупликации генов ответственны за очевидно «согласованную» однородность тандемных и несвязанных повторов, наблюдаемую в согласованной эволюции.
Быстрая амплификация гена, обычно способствующая событиям рекомбинации в IS-элементах , у бактерий или в других повторяющихся генетических элементах ( ERV , LINE , SINE и т. д.), например, у эукариот. Считается , что неконтролируемые события транспозиции этих мобильных элементов связаны с увеличением числа копий гена.
У организмов, размножающихся половым путем, неравный кроссинговер во время мейоза может быть ответственен за амплификацию из-за несовпадения повторяющихся последовательностей.
Перераспределение генов требует транспозиции , чему, вероятно, способствуют те же повторяющиеся генетические элементы, что и в пункте 1).
Гомогенизация аллелей путем конверсии генов также может играть роль в организмах, размножающихся половым путем. Некоторые гены могут быть более склонны к генной конверсии, чем другие. ^{[ нужна ссылка ]}, тем самым усиливая единство генов внутри генного семейства вида.

Эволюция и видообразование

Открытия согласованной эволюции, особенно в генах рибосомальной ДНК , привели кембриджского молекулярного генетика Габриэля Довера к его спорному предложению о молекулярном движении , которое, по его мнению, было эволюционным принципом, отличным как от естественного отбора, так и от генетического дрейфа . Близкородственные виды или даже популяции могут различаться по организующим областям ядрышка (ЯОР), которые представляют собой геномные области, содержащие множество копий генов рибосомальной РНК у эукариот, обычно обнаруживаемые внутри или рядом с высокоповторяющимися частями генома, такими как центромеры или теломеры у эукариот. млекопитающие, такие как домовая мышь Mus musculus ^{[ 5 ]} или насекомые, такие как кузнечик Podisma pedestris . ^{[ 6 ]}

Дальнейшие исследования

Связь между согласованной эволюцией и молекулярным двигателем, играющими роль в видообразовании, в настоящее время неизвестна. Хотя в настоящее время это не коррелирует, вполне возможно, что, например, некоторые гибриды или обратные скрещивания между видами с разными областями ядрышковой организации / областями повторов рибосомальной ДНК могут иметь пониженную приспособленность в результате избыточной или недостаточной экспрессии рибосомальной РНК .

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с Ляо, Д. (1999). «Согласованная эволюция: молекулярный механизм и биологические последствия» . Ам Джей Хум Жене . 64 (1): 24–30. дои : 10.1086/302221 . ПМК 1377698 . ПМИД 9915939 .
^ Ляо, Дайцин (1 января 1999 г.). «Согласованная эволюция: молекулярный механизм и биологические последствия» . Американский журнал генетики человека . 64 (1): 24–30. дои : 10.1086/302221 . ISSN 0002-9297 . ПМЦ 1377698 . ПМИД 9915939 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Карсон, Эндрю Р.; Шерер, Стивен В. (7 июля 2009 г.). «Идентификация согласованной эволюции и конверсии генов в парах генов млекопитающих, продолжавшаяся более 100 миллионов лет» . Эволюционная биология BMC . 9 :156. дои : 10.1186/1471-2148-9-156 . ISSN 1471-2148 . ПМК 2720389 . ПМИД 19583854 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час «Согласованная эволюция — [PPT Powerpoint]» . vdocuments.mx . Проверено 2 мая 2022 г.
^ Бриттон-Дэвидиан, Дж (2012). «Хромосомная динамика областей ядрышкового организатора (ЯОР) у домовой мыши: микроэволюционные идеи» . Наследственность . 108 (1): 68–74. дои : 10.1038/hdy.2011.105 . ПМК 3238117 . ПМИД 22086078 .
^ Белла, JL (1991). «Половая хромосома и аутосомная дивергенция у Podisma (Orthoptera) в Западной Европе» . Генетика, селекция, эволюция . 23 (1): 5–13. дои : 10.1186/1297-9686-23-1-5 . ПМЦ 2711129 .

[Liao_1999-1] Jump up to: ^а ^б ^с Ляо, Д. (1999). «Согласованная эволюция: молекулярный механизм и биологические последствия» . Ам Джей Хум Жене . 64 (1): 24–30. дои : 10.1086/302221 . ПМК 1377698 . ПМИД 9915939 .

[2] Ляо, Дайцин (1 января 1999 г.). «Согласованная эволюция: молекулярный механизм и биологические последствия» . Американский журнал генетики человека . 64 (1): 24–30. дои : 10.1086/302221 . ISSN 0002-9297 . ПМЦ 1377698 . ПМИД 9915939 .

[:0-3] Jump up to: ^а ^б ^с Карсон, Эндрю Р.; Шерер, Стивен В. (7 июля 2009 г.). «Идентификация согласованной эволюции и конверсии генов в парах генов млекопитающих, продолжавшаяся более 100 миллионов лет» . Эволюционная биология BMC . 9 :156. дои : 10.1186/1471-2148-9-156 . ISSN 1471-2148 . ПМК 2720389 . ПМИД 19583854 .

[:1-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час «Согласованная эволюция — [PPT Powerpoint]» . vdocuments.mx . Проверено 2 мая 2022 г.

[Britton-Davidian_2012-5] Бриттон-Дэвидиан, Дж (2012). «Хромосомная динамика областей ядрышкового организатора (ЯОР) у домовой мыши: микроэволюционные идеи» . Наследственность . 108 (1): 68–74. дои : 10.1038/hdy.2011.105 . ПМК 3238117 . ПМИД 22086078 .

[Bella_et_al._1991-6] Белла, JL (1991). «Половая хромосома и аутосомная дивергенция у Podisma (Orthoptera) в Западной Европе» . Генетика, селекция, эволюция . 23 (1): 5–13. дои : 10.1186/1297-9686-23-1-5 . ПМЦ 2711129 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]