У кого геном больше? Как известно, одни существа имеют более сложное строение, чем другие, а раз все записано в ДНК, то и это тоже должно быть отражено в ее коде. Получается, человек с его развитой речью обязан быть сложнее маленького круглого червяка. Однако если сравнить нас с червяком по количеству генов, получится примерно то же самое: 20 тысяч генов Caenorhabditis elegans против 20-25 тысяч Homo sapiens.
Приблизительные размеры геномов разных организмов (в парах оснований)Еще более обидными для "венца земных созданий" и "царя природы" являются сравнения с рисом и кукурузой — 50 тысяч генов по отношению к человеческим 25.
Впрочем, может, мы не то считаем? Гены — это "коробочки", в которые упакованы нуклеотиды — "буквы" генома. Может, посчитать их? У человека 3,2 миллиарда пар нуклеотидов. А вот японский вороний глаз (Paris japonica) — красивое растение с белыми цветами — имеет в своем геноме 150 миллиардов пар оснований. Получается, что человек должен быть устроен в 50 раз проще какого-то цветка.
Растение Paris japonica А двоякодышащая рыба протоптер (двоякодышащая — обладающая как жаберным, так и легочным дыханием), получается, в 40 раз сложнее, чем человек. Может, все рыбы почему-то сложнее, чем люди? Нет. Ядовитая рыба фугу, из которой японцы готовят деликатес, имеет геном в восемь раз меньше, чем у человека, и в 330 раз меньше, чем у двоякодышащей рыбы протоптер.
Остается посчитать хромосомы — но это еще сильнее запутывает картину. Как может человек по количеству хромосом быть равным ясеню, а шимпанзе — таракану?
С этими парадоксами эволюционные биологи и генетики столкнулись давным-давно. Они были вынуждены признать, что размер генома, в чем бы мы его ни пытались посчитать, поразительно не связан со сложностью устройства организмов. Этот парадокс назвали "загадкой значений С", где С — это количество ДНК в клетке (C-value paradoх, точный перевод — "парадокс величины генома"). И все-таки какие-то корреляции между видами и царствами существуют.
Ясно, например, что эукариоты (живые организмы, клетки которых содержат ядро) имеют в среднем геномы больше, чем прокариоты (живые организмы, клетки которых не содержат ядро). Позвоночные животные имеют в среднем геномы больше, чем беспозвоночные. Однако тут есть исключения, которые никто пока не смог объяснить.
Количество хромосом у разных видов животных и растенийБыли предположения, что размер генома связан с продолжительностью жизненного цикла организма. Некоторые ученые утверждали на примере растений, что многолетние виды имеют более крупные геномы, чем однолетние, причем обычно с разницей в несколько раз. А самые маленькие геномы принадлежат растениям-эфемерам, которые проходят полный цикл от рождения до смерти в течение нескольких недель. Этот вопрос сейчас активно обсуждается в научных кругах.
Поясняет ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н. И. Вавилова Российской академии наук, профессор Техасского агромеханического университета и Гёттингенского университета Константин Крутовский: "Размер генома не связан с продолжительностью жизненного цикла организма! Например, есть виды внутри одного рода, которые имеют одинаковый размер генома, но могут различаться по продолжительности жизни в десятки, если не сотни раз. В целом есть связь размера генома с эволюционной продвинутостью и сложностью организации, но со множеством исключений. В основном размер генома связан с плоидностью (копийностью) генома (причем полиплоиды встречаются и у растений, и у животных) и количеством высокоповторяющейся ДНК (простые и сложные повторы, транспозоны и другие мобильные элементы)".
Есть также ученые, которые придерживаются другой точки зрения на этот вопрос.
Комментирует Андрей Синюшин, кандидат биологических наук, доцент кафедры генетики биологического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова:
"Есть впечатление, что размер генома хотя и влияет на некоторые показатели организма, не решает ничего однозначно. Иначе "парадокс величины генома" и не был бы парадоксом. Рост и развитие организма связаны с делением клеток. Каждому делению клетки предшествует удвоение ДНК — копирование всех ее "букв" — нуклеотидов. Поэтому логика проста: чем больше у клетки ДНК (независимо от ее содержания), тем медленнее будет делиться такая клетка и происходить рост организма, состоящего из таких клеток.
Однозначно сказать, что растения с большим геномом будут многолетними, а с маленьким — однолетними, нельзя. Есть ощущение, что в ходе эволюции разные группы растений решили эту проблему по-разному. Кому-то оказалось проще, имея большой геном, пойти у него на поводу и медленно расти, достигая способности размножаться лишь через много лет. Однако другие растения с большим количеством ДНК, кажется, предпочли сформировать небольшой по размерам организм и поскорее перейти к размножению, чтобы уложиться в один сезон. Например, у огромного и разнообразного семейства бобовых древесные виды имеют сравнительно небольшие геномы. Самое большое количество ДНК среди известных нам бобовых имеют однолетние (например, горох и бобы) и многолетние (типа мышиного горошка) травы. Кстати, медленно растущее многолетнее корневище (или клубень, луковица) и небольшая цветущая надземная часть, которая отмирает осенью, — пожалуй, наиболее экономное решение. Таковы растения с самыми крупными геномами — вороний глаз (парис) японский, рябчик и другие".
Специалисты ботанического сада Kew Gardens обнародовали результаты прочтения ДНК цветка вороньего глаза японского (Paris japonica). В процессе исследования выяснилось, что растение обладает геномом, который в 50 раз длиннее человеческого.
Небольшое 30-сантиметровое растение обладает ДНК длиной более 90 метров (фото Neil Roger/Flickr.com)149 миллиардов пар оснований – таков новый мировой рекорд протяжённости ДНК. В пресс-релизе сада учёные утверждают, что если выпрямить геном японского цветка, то он окажется выше знаменитого лондонского Биг-Бена.
Рекордсменом по количеству "букв" в ДНК среди животных является мраморный протоптер (Protopterus aethiopicus). В его коде биологи обнаружили 130 миллиардов пар оснований (фото Joel Abroad/Flickr.com). Кстати, подобная экстремальная длина генетического кода не даёт растению никаких преимуществ. И даже наоборот, мешает ему приспосабливаться к меняющимся условиям окружающей среды: из-за того что репликация ДНК происходит долго, вороний глаз растёт медленнее своих сородичей.
По мнению многих генетиков, нынешний рекорд не продержится долго. У биологов есть подозрение, что такие микроорганизмы, как амёбы, обладают ещё более массивной ДНК. (Уже давно ясно, что длина генома никак не связана со сложностью организма.)
Учёные пока не пришли к единому мнению, отчего в мире существует такой большой разброс в длине генетического кода, а точнее, в количестве мусорной ДНК (которая, впрочем, не вполне мусор).
Science приводит пример организма с одним из самых "скромных" геномов. В ДНК паразита Encephalitozoon intestinalis (на фото) содержится 2,25 миллиона пар оснований. Мы рассказывали о рекордсмене – одноклеточном-симбионте Carsonella ruddii, чей код насчитывает около 160 тысяч пар (фото AJ Cann/Flickr.com). Статья авторов открытия опубликована в Botanical Journal of the Linnean Society. Узнайте также о том, как геном одного вида был обнаружен в ДНК другого и зачем от части своих генов избавляются минога и мужская половая хромосома.
Источник: MEMBRANA
09-06-2015 Просмотров:8150 Новости Зоологии 
Антоненко Андрей
Ученые выяснили, что приручать волков под силу не только людям. Обезьяны также умеют находить общий язык с этими хищниками. К такому выводу пришли американские приматологи из Дартмурского колледжа, чья статья опубликована в журнале...
19-02-2012 Просмотров:10311 Новости Геологии Антоненко Андрей
Крупнейший пример вулканизма последних 300 млн лет, возможно, не был вызван метеоритом. Расположение плато Онтонг-Ява (изображение Larry O'Hanlon / Discovery)Около 120 млн лет назад примерно на 1% поверхности Земли в течение...
26-01-2013 Просмотров:11057 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Дельфин, который из-за искривленного позвоночника стал изгоем среди своих сородичей, прибился к стае кашалотов. Несмотря на то, что дельфины являются врагами кашалотов, те не стали прогонять больное животное и приняли...
28-01-2020 Просмотров:2949 Новости Антропологии Антоненко Андрей
В журнале Proceedings of the National Academy of Sciences опубликованы результаты многолетних археологических работ в Чагырской пещере в Алтайском крае. Неандертальцы, которые жили здесь 59-49 тысяч лет назад, оказались намного...
21-01-2013 Просмотров:15375 Новости Зоологии Антоненко Андрей
Многие животные используют фотосинтез, чтобы получать питательные вещества. Фотосинтезом на Земле занимаются растения, водоросли и бактерии, но сейчас речь идёт вовсе не о поедании их животными, а о симбиозе одних...
Новый вид плиозавра - крупнейшей водоплавающей рептилии юрского периода обнаружен на территории Рязанской области. Открытие сделали ученые РАН и члены кружка при палеонтологическом музее имени Ю.А. Орлова (Москва), сообщил ИТАР-ТАСС…
Стадо зелёных тлей (фото Nigel Cattlin)Обнаружена зависимость между содержанием у тлей пигментов каротиноидов и уровнем энергетических молекул АТФ. Исследователи из технопарка Софии Антиполис (Франция) впервые в мире обнаружили фотосинтезирующих насекомых. Ими…
Ученые обнаружили на Мадагаскаре новый вид гекконов с необычно крупной чешуей, которую те сбрасывают в момент опасности. Изучение этой рептилии может подсказать новые способы лечения пациентов при ожогах и раке…
Исследователи представили вещественные доказательства, подтверждающие одну из теорий установления на Земле господства динозавров. Исследование международной команды ученых опубликовано в журнале Science Advances. Теория гибели динозавров знакома многим: 66 миллионов лет назад на Землю упал большой…
18 июня стереокамера с высоким разрешением космического аппарата Mars Express зафиксировала область Красной планеты под названием горы Харит (Charitum Montes), расположенную неподалёку от кратера Гейла и бассейна Аргир. Изображение ESA /…
Группа ученых из Технологического института Джорджии (США), Университетского колледжа Дублина (Ирландия) и института FEMTO-ST (Франция) проанализировала и объяснила природу аномальных волн — гигантских одиночных волн, появляющихся на глубокой воде будто…
Лауреат Нобелевской премии Джек Шостак (Jack Szostak) "оживил" созданную им ранее искусственную "протоклетку", добавив в нее соль лимонной кислоты; теперь она может самостоятельно воспроизводить молекулу РНК, и ее мембрана при…
Нам кажется, что за последние полвека природа прямо-таки ополчилась на человечество, насылая на нас новые опаснейшие инфекции. Даже если не считать многоликий грипп, который регулярно «радует» врачей всё более вирулентными…
Увеличение кислотности морской воды может привести к коренным изменениям азотного цикла. Схема азотного круговорота в океане (иллюстрация авторов работы)Азот — одно из важнейших питательных веществ в океане. Все организмы от микробов…
Вверх