Эндогеносимбиоз

Эндогеносимбиоз — это эволюционный процесс, предложенный биологом-эволюционистом и экологическим биологом Роберто Каццоллой Гатти, в котором «носители генов» ( вирусы , ретровирусы и бактериофаги ) и симбиотические прокариотические клетки ( бактерии или археи ) могут разделять части или все свои геномы в эндогенном симбиозе. симбиотические отношения со своими хозяевами.

Контекст

Связанный процесс симбиогенеза или эндосимбиоза был предложен Линн Маргулис в 1967 году. Она утверждала, что внутренний симбиоз бактериоподобных организмов сформировал такие органеллы, как хлоропласты и митохондрии . Она предположила, что это привело к созданию эукариотов и, таким образом, привело к расширению жизни на Земле. Она утверждала, что этот процесс симбиотического сотрудничества протекает параллельно с классическим дарвиновским циклом мутаций , естественного отбора и адаптации .

Генетический симбиоз паразитов

Роберто Каццолла Гатти, доктор философии, доцент Томского государственного университета (Россия), в своей гипотезе утверждал, что «основная вероятная причина эволюции полового размножения — паразитизм — также представляет собой происхождение биоразнообразия». Другими словами, эта теория предполагает, что половое размножение действует как консервативная система, препятствующая включению новых генетических вариаций в ДНК клеток (при поддержке систем репарации ДНК), и вместо этого эволюция видов может происходить только тогда, когда эта консервирующая система не может противопоставить включение в геном хозяина гексогенных частей ДНК (и РНК), происходящих от обязанных «паразитических» элементов (вирусов и фагов), которые вступают в симбиоз со своими хозяевами. «Как две параллельные эволюционные линии, — писал Каццолла Гатти в своей оригинальной статье, — половое размножение, по-видимому, сохраняет то, что эндогеносимбиоз пытается разнообразить. Следуя первому процессу, виды могут медленно и неопределенно адаптироваться к внешним факторам, приспосабливаясь, но не». Создание новизны, напротив, приводит к видообразованию из-за внезапных изменений в последовательностях генов. Симбиотическими с другими клетками могут быть не только органеллы, как предположила Линн Маргулис, но и целые фрагменты генетического материала, происходящие от симбиотических паразитов. включены в ДНК хозяина, изменяя экспрессию генов и обращаясь к процессу видообразования».

Эта идея бросает вызов каноническим моделям естественного отбора, основанным на постепенности модели мутации-адаптации, обеспечивая дополнительную поддержку теории прерывистого равновесия, предложенной Стивеном Джеем Гулдом и Найлсом Элдриджем .

Доказательство

Два независимых исследования подтверждают эту гипотезу. Джейми Э. Хензи и Уэлкин Э. Джонсон продемонстрировали, что сложная эволюционная история семейства противовирусных генов IFIT (интерферон-индуцированные белки с тетратрикопептидными повторами) сформировалась в результате непрерывных взаимодействий между хозяевами -млекопитающими и их многочисленными вирусами.

Дэвид Энард и его коллеги подсчитали, что вирусы вызывают около 30% всех адаптивных аминокислотных изменений в той части человеческого протеома, которая сохраняется у млекопитающих. Их результаты показывают, что вирусы являются одним из наиболее доминирующих факторов эволюционных изменений в протеомах млекопитающих и человека.

Ранее было подсчитано, что около 7–8% процентов всего генома человека несут около 100 000 фрагментов ДНК, происходящих от эндогенных ретровирусов . Возможно, это заниженная оценка.

В 2016 году биологи Сара Р. Бордештейн и Сет Р. Бордештейн сообщили, что гены часто передаются между хозяевами и паразитами. Эукариотические гены часто кооптируются вирусами, а бактериальные гены обычно обнаруживаются в бактериофагах . Присутствие бактериофагов в симбиотических бактериях, которые облигатно обитают в эукариотах, может способствовать передаче эукариотической ДНК бактериофагам.