Nicht alle Gene sind zum Überleben notwendig – diese Arten haben zusätzliches genetisches Gepäck abgeworfen

Menschen, so die neueste Zählung, haben ungefähr 21.000 Gene in unserem Genom, welcher Sprung genetischer Informationen in einem Organismus. Nichtsdestotrotz erfordern wir wirklich jedes Gen, dies wir nach sich ziehen? Welches, wenn wir drei oder vier verlieren? Welches, wenn wir 3.000 oder 4.000 verlieren? Könnten wir noch tun? Menschen weisen Variationen in ihren Genomen hinaus, zwar die Gesamtgröße variiert zwischen Individuen nicht tragisch, mit Ausnahmefall bestimmter genetische Störungen wie das Down-Syndromdie durch eine zusätzliche Kopie des Chromosoms 21 und aller darin enthaltenen Gene verursacht wird.

Jedes Gen in einem Genom liefert den Geheimzeichen zu Gunsten von ein Protein, dies unser Leben gelenkt, vom Wertzuwachs unserer Haare solange bis hin zur Verdauung bestimmter Nahrungsmittel. Die meisten welcher im menschlichen Genom gefundenen Gene sind derzeit wahrscheinlich sicher, zwar es gibt wenige Organismen, die im Laufe welcher Zeit ihr Genom reduziert nach sich ziehen, um in verschiedenen Lebensräumen zu leben.

Früher dachten Wissenschaftler, dass jedes Gen im Genom eines Organismus überlebenswichtig sei, weil Menschen haben wenig Variation in unseren Genomgrößen von Mensch zu Mensch. Studien mit Tieren mit kleineren, optimierten Genomen nach sich ziehen jedoch bewiesen, dass dies nicht stimmt.

Welches braucht es, um ein Genom zu rationalisieren? Zerschneidet welcher Organismus im Laufe welcher Zeit leicht Gene und hofft dies Beste, oder gibt es eine Warteschlange von Prozessen, die den Verlust dieser Gene kompensieren? Wenn Forscher verstehen können, wie wenige dieser kleinen Genome so effizient tun, können wir selbst besser verstehen, wie menschliche Genome tun. Wir, Amey Redkar, Alison Gerk und Jessica Velezsind ein Team von Biologen mit unterschiedlichem Hintergrund, die leer mit welcher Genetische Gesellschaft von Amerika. Wir sind daran schaulustig zu verstehen, wie vielfältige genetische Prozesse in einer Vielzahl von Organismen tun, und bemühen uns, sie spannenden Fakten gut die Vererbungslehre einem breiten Publikum zu vermitteln.

Strukturelle Neuordnung des Genoms durch evolutionäre Prozesse

Genome können sich hinaus vielfältige Weise verändern. Änderungen können geringfügig sein, die nur verdongeln einzigen DNA-Bestandteil zurechenbar sein, oder in großem Messlatte, wie z. B. die Vervielfältigung oder welcher Verlust eines großen DNA-Stücks. Es ist sogar möglich, ganze Genwege zu verlieren – Gruppen von Genen, die zusammenwirken. Große DNA-Verluste im Laufe welcher Zeit sind publiziert wie Genom-Rationalisierung.

Jeder Organismus ist an seine Umgebung entsprechend den Wünschen hergerichtet, und wenige nach sich ziehen dies durch den Prozess welcher Genomstraffung erreicht. Während dieses Vorgangs wird die Das Genom wird neu angeordnet, wenn sich die Art anpasst zu ihrer Umgebung. Die Genomstraffung ermöglicht es Organismen, in schwierigen Umgebungen, wie z. B. nährstoffarmen Meeresstandorten, zu gedeihen oder sich an einzigartige evolutionäre Herausforderungen anzupassen. wie sie beim Fliegen auftreten.

Forscher untersuchen sie Anpassungen, während sie die optimierten Genome bestimmter Arten, die wie „Modellarten“ publiziert sind, untersuchen, um herauszufinden, welches genetische Werkstoff bombastisch vorhanden ist und ob eine optimale Zahl von Genen erforderlich ist, damit ein Organismus überleben kann.

Vögel und Pflanzen werden einer Genomstraffung unterzogen

Ein markantes Paradigma zu Gunsten von Genom-Rationalisierung wird bei Kolibris beobachtetin dem die Haupttreiber von Anpassungen der Genomgröße gelten wie Flugreise- und Stoffwechselanforderungen. Welche Vögel nach sich ziehen die Fähigkeit zu gleiten sowie verdongeln energiereichen Lebensstil entwickelt, die sich zweierlei in ihrem genetischen Geheimzeichen widerspiegeln. Kolibris besitzen die kleinstes und am wenigsten variables Genom intrinsisch von Vogelarten für rund 900.000.000 DNA-Einheiten. Die Gene, die Proteine ​​kodieren, sind im Durchschnitt zwischen 27 % und 50 % kürzer wie die in Säugetiergenomen. Welche Anpassungen entstanden durch die Prozess der Genomoptimierung. DNA und Gene, die nicht lebenskräftig dazu beigetragen nach sich ziehen, dass Kolibris in höheren Lagen leben und verdongeln extrem aktiven, energiereichen Lebensstil nach sich ziehen, gingen durch adaptive Mutationen verloren.

Sich schnell bewegende Vögel sind nur eine welcher energetisch komplexeren Arten, die einer Genomstraffung unterzogen wurden. Im Pflanzenreich ist die winzige, wurzellose Wasserschlauchpflanze, Utricularia gibba, fängt Insektenbeute in Miniaturfallen mit Vakuumabsaugung. Welche Pflanze ist entsprechend den Wünschen hergerichtet ein räuberischer Lebensstil durch evolutionäre Selektion von Genen, die es dem Wasserschlauch zuteil werden lassen, komplexe Moleküle mit speziellen Enzymen abzubauen und die strukturelle Unversehrtheit welcher Pflanze in Wasserumgebungen zu verewigen. Überflüssige, weniger wichtige und unnötige Gene gingen verloren.

Extreme Straffung: Dasjenige kleinste Genom

Die vorherigen Beispiele reduzierter Genomgrößen werfen eine grundlegende Frage hinaus: Just wie stromlinienförmig kann ein Genom sein sein? Wenn dies Genom einer Wesen schrumpft, können Wissenschaftler untersuchen, wie viele Gene eine Wesen verlieren kann, im Vorhinein ein Organismus nicht mehr überleben kann.

Ein solcher Organismus, welcher in diesen Studien verwendet wurde, Prochlorococcus marinus, ist ein einzelliges Cyanobakterium, dies im offenen Ozean lebt. Nebst 1.800.000 DNA-Einheiten, P. marinus ist hierfür publiziert, die kleinste Genom aller bekannten photosynthetischen Organismen.

Welche Cyanobakterien kann viele essentielle Moleküle nicht mehr herstellen zum Überleben gesucht. Sie nach sich ziehen ganze Genwege verloren, die zu Gunsten von die Entwicklung von Aminosäuren verwendet werden, die zum Struktur von Proteinen unumgänglich sind. Wie Ergebnis, P. marinus ist in seiner natürlichen Umgebung nicht mehr überlebensfähig ohne die Hilfe von symbiotischen oder nützlichen Arten welcher liefern die Aminosäuren P. marinus braucht. In einem Laboratorium können Forscher nicht wachsen P. marinus ohne deren Vorhandensein Helfer Speziesoder von direkte Zugabe der notwendigen Aminosäuren P. marinus braucht.

Vertrauen hinaus eine andere Wesen

Ähnliche symbiotische Beziehungen gegeben intrinsisch von Insekten. Wenige Arten des bakteriellen Erregers Nardonella haben sich einer Genomstraffung unterzogen solange bis zu einer Genomgröße von nur 230.000 DNA-Einheiten, womit leer Gene außer denen, die zu Gunsten von die DNA-Synthese und den Genweg zur Herstellung von Tyrosin, einer Aminosäure zum Struktur von Proteinen, erforderlich sind, ausgeschieden werden.

Welche Bakterien beziehen so gut wie ihren gesamten Stoffwechselbedarf aus dem Rüsselkäfer, in dem sie leben. Die Bakterien wiederum liefern den letzten Bestandteil zu Gunsten von den Weg, damit welcher Rüsselkäfer die Aminosäure Tyrosin erzeugen kann, die sich aufbaut ein dunkleres, härteres Exoskelett für den Rüsselkäfer die dies Kerf vor Fressfeinden und vor dem Austrocknen schützt. Wie Ergebnis, Nardonella zweierlei verlassen sich hinaus den Rüsselkäfer und eröffnen ihm im Verständigung zu Gunsten von dieses Vertrauen verdongeln Vorteil.

Wie Menschen nach sich ziehen sie Arten leer strukturierte genetische Informationen, zwar Studien an diesen Tieren, Pflanzen und Bakterien nach sich ziehen gezeigt, dass nicht jedes Gen zu Gunsten von dies Überleben in ihrer Umgebung unerlässlich ist. Während Forscher die Genomoptimierung weiter untersuchen, kommen wir dem Verständnis näher, wie genetische Anpassungen entstehen, wie sich welcher Verlust genetischer Informationen hinaus die Genome von Arten auswirkt und wie wenige Gene eine Wesen nach sich ziehen muss, um in einzigartigen, herausfordernden Umgebungen zu überleben.

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