Nowe wyniki badań nad genomem głowonogów, choć prowadzone już jakiś czas, podważają wcześniejsze założenia dotyczące ewolucji oraz roli mutacji w generowaniu zmienności umożliwiającej dostosowanie fizjologii organizmu do wyzwań środowiska. Naukowcy z Morskiego Laboratorium Biologicznego w Woods Hole i Uniwersytetu w Tel Awiwie przeprowadzili badania mające na celu ustalenie, w jaki sposób głowonogi: kalmary, ośmiornice, mątwy i łodziki - edytują swoje genomy i odkryli, że zmienność nie jest stopniowo generowana w wyniku mutacji w DNA!
blogs.discovermagazine.com/d-brief/2017/04/07/octopuses-edit-their-own-genetic-code/?utm_source=dscfb&utm_medium=social&utm_campaign=dscfb&fbclid=IwAR07x8AD2Y6uCZZJv1lLFO-9UcD7We76BUumUk1-z5i9tItwH390w_9UnFg#.W-LsCBRRe00
Oragnizmy te są wyposażone w skomplikowaną maszynerię molekularną, która umożliwia im edytowanie matrycowego RNA, które powstaje na bazie genów zapisanych a DNA. Tym samym owe edycje nie zmieniają samego DNA, które jest dziedziczone przez potomstwo w takiej samej formie. Edycje matrycowego RNA odbywają się jedynie na poziomie osobniczym. Można to przyrównać do zmian w komórkach rozrodczych, które są dziedziczone i w somatycznych, które nie podlegają dziedziczeniu - tylko powstają podczas życia osobniczego będąc indukowane różnorakimi czynnikami środowiskowymi.
Jak się okazało u ludzi mniej niż jeden procent transkryptów wykazuje oznaki zmian i to samo dotyczy matrycowego RNA większości innych gatunków. W naszych komórkach instrukcje DNA są wiernie powielane na RNA, który następnie wykonuje swoje zadania zgodnie z instrukcjami zawartymi w genach. Jeżeli już pojawią się jakieś zmiany (mutacje), to pojawiają się w DNA i jeżeli zdarzy się to w komórkach rozrodczych są dziedziczone.
Głowonogi jednak potrafią manipulować procesem transkrypcji genów z DNA na RNA, edytując swoje instrukcje genetyczne, aby wytwarzać zmiany na poziomie indywidualnym:
Kiedy naukowcy analizowali genom ośmiornicy, zauważyli że poziom zmienności u tych organizmów jest o rząd większy niż u naczelnych - jeżeli chodzi o rożnice w transkryptach. Oznacza to, że ośmiornice potrafią zmieniać informacje zapisane w ich DNA, przekształcając oryginalny kod genetyczny w niestandardowe polecenia. W rezultacie powstają zmodyfikowane, a nawet nowe białka strukturalne i enzymy, które mogą potencjalnie nadać głowonogom nowe umiejętności oraz funkcje fizjologiczne.
W roku roku 2015 niektórzy z tej samej ekipy badaczy odkryli, że ośmiornice edytują swoje RNA częściej niż inne gatunki. Teraz poszli o krok dalej i przeszukali cały genom ośmiornicy, w celu sprawdzenia, gdzie i kiedy te zmiany się zdarzają i jak może to wpłynąć na ich historię ewolucyjną. Wyniki swoich badań opublikowali czwartek w czasopiśmie 'Cell'. Wcześniejsze badania:
www.newscientist.com/article/2127103-squid-and-octopus-can-edit-and-direct-their-own-brain-genes/?utm_term=Autofeed&utm_campaign=Echobox&utm_medium=Social&cmpid=SOC
Wiele edycji RNA występuje w neuronach, z których składają się mózgi głowonogów - twierdzą badacze. Na przykład jedna z adaptacji pozwala im funkcjonować w zimnym otoczeniu. Ośmiornice to niesłychanie inteligentne stworzenia np. zdolne do odkręcania pokrywek słoików. Uczeni twierdzą, że zdolność głowonogów do wprowadzania zmian w matrycowym RNA, obecnym w komórkach mózgowych, może odgrywać istotną rolę w ich inteligencji, choć przyznają, że nie ma na to żadnych ostatecznych dowodów. Wniosek taki wyciągnęli jedynie na podstawie porównań ilości zmienionych transkryptow ośmiornicy i łodzika, który nie jest tak inteligentny. Okazało się, że w dużej mierze o wiele mniej polega on na edycji RNA niż inne głowonogi. Innymi słowy moim zdaniem wniosek jest bardzo naciągany. Ponadto badacze twierdzą, że efekty procesów edycji RNA u głowonogów są najprawdopodobnie bardzo złożone, co jest oczywiście truizmem.
Uczeni przyznali, że w dalszym ciągu nie poznali mechanizmów molekularnych odpowiedzialnych za edycje genów u ośmiornic. Nie wiedzą co konkretnie dzieje się w komórkach i dlaczego jedne transkrypty zostają zmienione a inne wiernie odwzorowują instrukcje zapisane w DNA. Biolodzy molekularni dobrze rozumieją na czym polega replikacja DNA, transkrypcja, translacja, a nawet niektóre mechanizmy epigenetyczne - i wiele innych. Zrozumieli jakiego rodzaju maszyny biologiczne biorą udział w tych procesach i na jakich zasadach współpracują. W tym przypadku dużo zostało do odkrycia.
Niewątpliwie jest to mechanizm dostosowujący głowonogi do wyzwań środowiska – mechanizm funkcjonujący w ramach normy reakcji na środowisko. Uczeni twierdzą, że dużą rolę w tym procesie odgrywa dobór naturalny, który działa na zmienności w matrycowym RNA. Eliminuje on fenotypy, które nie pasują do środowiska, lecz sama zmienność nie jest dziedziczona. Po prostu gdy pionierzy zamieszkają w nowym środowisku uruchamia się proces edycji RNA, które na różne sposoby zmieniają fenotypy. Jedne okazują się mniej inne bardziej dostosowane, a te dopasowane zwyciężaja w walce o byt i pozostawiają więcej potomstwa. Potomstwo to nie dziedziczy zmian, przynajmniej jeszcze czegoś takiego nie zauważono – cały proces zaczyna się od nowa. Mechanizm umożliwia błyskawiczne dostosowanie i opanowanie środowiska. Umożliwia to też duża liczba potomstwa, jaką zostawiają głowonogi:
www.youtube.com/watch?v=iqHuTElRwmo
Na początku niniejszego streszczenia niedziedziczny proces edycji RNA przyrównałem do mutacji w komórkach somatycznych. Ewolucję bazująca na zmienności w wyniku takich edycji można porównać do tej, jaka ma miejsce w komórkach odpornościowych, gdy szuka ona właściwych przeciwciał. Podczas tego procesu do DNA kodującego przeciwciała wprowadzane są zmiany (mutacje). Powstają różne białka aż w końcu trafiają się przeciwciała komplementarne do elementów patogenu:
www.youtube.com/watch?v=L32Na8fGjzA
Czy jest to dobre wyjaśnienie dopiero się okaże. W każdym razie tego typu nieświadome sterowanie własną ewolucją nie ma nic wspólnego z neodarwinowską, która postuluje powstawanie korzystnych mutacji w DNA, które są dziedziczone oraz odcedzane przez dobór naturalny. Poza tym odnośnie mozliwości dzedziczenia tego typu zmienności moim zdaniem ostatnie słowo również nie zostało powiedziane. Ostatnie odkrycia dotyczące mechanizmów dziedziczenia epigenetycznego pozwalają zakładać, że być może i w tym przypadku będzie trzeba skorygować wnioski:
forum.gazeta.pl/forum/w,32,167017293,167017293,Plemniki_przekazuja_informacje_epigenetyczna_.html
Naukowcy odkryli że DNA glowonogów wykazazuje znacznie niższe tempo mutacji niż u większości stworzeń, coś, co według nich jest niezbędne do tego typu edycji RNA. Mniejsza ilość mutacji musi się wiązać z bardziej dokładną replikacja DNA, a więc np. ze skuteczniejszą naprawą ewentualnych błędów, które powstają podczas tego procesu. Uczeni poznali wiele tego typu procesów. Korektę błędów podczas replikacji DNA potrafi przeprowadzać już polimeraza DNA. Niemniej w ślad za kompleksem replikacyjnym podąża wiel
