Technológia sekvencovania DNA pomáha vedcom nájsť odpovede na otázky, ktoré trápia ľudí po stáročia. Mapovaním živočíšnych genómov získame lepšie pochopenie toho, ako žirafa získala dlhý krk a prečo sú hady tak dlhé. Genómové sekvenovanie nám umožňuje porovnávať a porovnávať DNA rôznych zvierat a zistiť, ako sa vyvíjali a stali sa tým, čím sa stali.
Ale niekedy čelíme tajomstvu. Nezdá sa, že by genómy niektorých zvierat obsahovali určité gény, ktoré sa vyskytujú u iných podobných druhov, a musia byť prítomné, aby udržiavali zvieratá nažive. Tieto zjavne chýbajúce gény sa nazývajú „tmavá DNA“. Jeho existencia môže zmeniť naše chápanie evolúcie.
Prvýkrát sa vedci, ktorých viedol Adam Hargreaves z Oxfordskej univerzity, stretli s týmto fenoménom pri sledovaní genómu piesočnej krysy (Psammomys obesus), čo je druh gerbil žijúci v púšti. Chceli najmä študovať gény gerbilu spojené s produkciou inzulínu, aby pochopili, prečo je toto zviera obzvlášť citlivé na diabetes typu II.
Keď hľadali gén Pdxl, ktorý riadi sekréciu inzulínu, zistili, že inzulín chýba, spolu s ďalšími 87 génmi, ktoré ho obklopujú. Niektoré z týchto chýbajúcich génov, vrátane Pdx1, sú životne dôležité a zviera bez nich nemôže prežiť. Kde sú?
Prvým vodidlom bolo, že vedci našli vo viacerých tkanivách tela piesočnej krysy chemické výrobky, ktoré sa môžu objaviť podľa „pokynov“z „chýbajúcich“génov. Toto by bolo možné iba vtedy, ak by sa gény nachádzali niekde v genóme. A to by naznačovalo, že nechýbali, ale jednoducho zmizli.
DNA sekvencie týchto génov sú veľmi bohaté na guanín a cytozín, dve zo štyroch „základných“molekúl, ktoré tvoria DNA. Vieme, že sekvencie bohaté na cytozín a guanín predstavujú problémy pri niektorých metódach sekvenovania DNA. A je pravdepodobnejšie, že gény, ktoré sme hľadali, boli na mieste, ale bolo ťažké ich nájsť. Z tohto dôvodu sme túto skrytú sekvenciu nazvali temnou DNA ako odkaz na temnú hmotu, ktorá tvorí 25% vesmíru, ale ktorú nemôžeme nájsť.
Štúdiom genómu piesočnej potkany sme zistili, že v jednej jeho časti bolo najmä omnoho viac mutácií ako v génoch iných hlodavcov. Všetky gény v tomto ohnisku mutácií boli s DNA bohatou na cytozín a guanín a mutovali sa do tej miery, že bolo ťažké detegovať pomocou štandardných metód. Nadmerná mutácia často zabraňuje génu v činnosti, ale gény piesočných potkanov nejakým spôsobom naďalej zohrávajú svoju úlohu napriek radikálnej zmene v sekvencii DNA. Pre gény je to veľmi náročná úloha. Je to ako spievať „Katyusha“iba pomocou samohlások.
Tento druh tmavej DNA sa predtým vyskytoval u vtákov. Vedci zistili, že v súčasne sekvenovaných vtáčích genómoch „chýba“274 génov. Medzi nimi je gén pre leptín (hormón, ktorý reguluje energetickú rovnováhu), ktorý vedci nedokázali nájsť už mnoho rokov. Tieto gény majú opäť extrémne vysoký obsah cytozínu a guanínu a ich produkty sa nachádzajú v tkanivách tela vtákov, aj keď samotné gény nie sú, ako to bolo, v genomických sekvenciách.
Propagačné video:
Lúč svetla v tmavej DNA
Vo väčšine učebníc existuje definícia, z ktorej vyplýva, že vývoj prebieha v dvoch fázach: po mutácii nasleduje prirodzený výber. Mutácia DNA je bežný a prebiehajúci proces, ktorý sa stáva úplne náhodou. Prirodzený výber určuje, ktoré mutácie by mali prejsť a ktoré nie, zvyčajne v závislosti od výsledku, ktorý preukázali v reprodukčnom procese. Stručne povedané, mutácia vytvára variáciu v DNA organizmu a prirodzený výber rozhoduje o tom, či zostane alebo upustí, a tak sa stáva evolúcia.
Vrecká s vysokými mutáciami v genóme však znamenajú, že gény na určitých miestach majú vyššiu šancu na mutáciu ako iné. To znamená, že takéto ložiská môžu byť podceňovaným mechanizmom, ktorý môže tiež určovať priebeh vývoja. To znamená, že prirodzený výber nemusí byť jedinou hnacou silou. Zdá sa, že doteraz bola tmavá DNA prítomná u dvoch rôznych a bežných typov zvierat. Stále však nie je jasné, ako je rozšírená. Mohli by genómy všetkých zvierat obsahovať temnú DNA, a ak nie, čo robí gerily a vtáky tak jedinečnými? Najviac návykovou hádankou bude zistiť, aký vplyv mala tmavá DNA na vývoj zvierat. V príklade piesku potkana môže zameranie mutácie viesť k adaptácii zvieraťa na podmienky púšte. Ale na druhej strane, mutácia môže byťstalo sa tak rýchlo, že prirodzený výber nemohol fungovať dostatočne rýchlo na odstránenie všetkého škodlivého v DNA. V takom prípade by škodlivé mutácie mohli ovplyvniť prežitie piesočnej krysy mimo jej súčasného púštneho prostredia. Objav tohto zvláštneho fenoménu určite vyvoláva otázky o tom, ako sa genóm vyvíja a čo by nám mohlo chýbať v existujúcich projektoch genómového sekvenovania. Možno by sme sa mali otočiť a bližšie sa pozrieť.a čo sme mohli vynechať v existujúcich projektoch genómového sekvencovania. Možno by sme sa mali otočiť a bližšie sa pozrieť.a čo sme mohli vynechať v existujúcich projektoch genómového sekvencovania. Možno by sme sa mali otočiť a bližšie sa pozrieť.
Ilja Khel