25 июля 2021, воскресенье, 22:46
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Как отрегулировать молекулярные часы

Спираль ДНК
Спираль ДНК
Pixabay

25-27 февраля в Лейпциге прошла встреча ученых, на которой обсуждался довольно важный вопрос: «С какой скоростью возникают мутации в человеческой ДНК?».

Итог встречи можно подвести словами Дэвида Райха из Бостона сказавшего, что скорость возникновения мутаций – это не скорость света, а молекулярная биология – не физика, и однозначных ответов тут нет.  Но это не снимает вопросов о том, почему нет однозначных ответов, и какими значениями лучше пользоваться для получения разумных выводов.

Почему вообще точная оценка этой величины так волнует ученых? Потому что на ней основывается большинство выводов об эволюции человека. Мутации не только источник болезней, они – основа эволюции. Именно благодаря мутациям в ДНК у ее носителя возникают новые признаки, которые отбор может одобрить, а может забраковать. Если бы мутации не возникали, никакой эволюции не было бы. Частота их возникновения считается примерно постоянной для каждого вида, и слегка отличающейся у близких видов. При этом, разумеется, у человека и вируса она отличается уже значительно.

Частота возникновения мутаций зависит не только от того, насколько часто при репликации неправильный нуклеотид занимает чужое место, но и от того, есть ли у вида системы исправления подобного рода ошибок, и хорошо ли они работают. Также разные у более «продвинутых» видов в среднем более совершенные системы обезвреживания общепризнанных мутагенов: ультрафиолета, свободных радикалов и т.д.

Сейчас, когда секвенированием уже никого не удивить, довольно легко можно сравнить геномы двух особей или усредненные геномы двух видов и на их основании реконструировать геном их последнего общего предка. После этого можно подсчитать, сколько мутаций успело произойти за время эволюции от общего предка до исследуемой особи. Зная, как часто происходят мутации, можно подсчитать, как давно этот общий предок жил. Вот тут и возникает необходимость точной оценки частоты мутирования.

Разные методы оценки дают разные результаты. Среди имеющих право на существование оценок минимальный результат отличается от максимального вдвое (вероятность мутации одного нуклеотида в одном поколении 1,1×10-8 и 2,5×10-8 соответственно). С этим довольно неудобно жить эволюционистам, и они встретились обсудить, нельзя ли исправить ситуацию.

Первым частоту возникновения мутаций попытался определить Джон Холдейн. Его попытка примечательна тем, что имела место в 1935 году, когда никто еще толком не знал, что такое ген, как устроена ДНК и что такое мутация. Он просто посчитал, как часто в Лондоне встречаются больные гемофилией без семейной истории гемофилии и предположил, что эти случаи появляются из-за только что возникшей мутации. В 1935 году ничего не зная о молекулярном устройстве ДНК, Холдейн получил вероятность 2×10-5 возникновения мутации в данном гене. Хотя факторов свертывания крови у человека много, у них разные функции, не все мутации одинаково вредны и т.п., это неплохо согласуется с сегодняшними оценками.

Одна из более современных оценок была произведена путем сравнения фрагментов генома человека, шимпанзе и других человекообразных обезьян. Ученые определили, сколько различий возникло за время эволюции от общего предка до современного состояния и поделили это число на время, прошедшее с момента жизни этого общего предка, которое было определено по палеонтологическим данным. Если принять продолжительность одного поколения равным 20 годам, эта оценка давала вероятность мутации одного нуклеотида в одном поколении в 2×10-8.

В последние годы с развитием технологий секвенирования стало возможно напрямую сравнить геномы детей и родителей и посчитать интересующую величину напрямую. Эти подсчеты дали вдвое меньший результат.

Более низкая скорость мутаций давала весьма правдоподобные результаты при попытках датировать события, произошедшие на более поздних стадиях человеческой эволюции, например, выход из Африки и расселение по миру. Но их применение к более ранним этапам дало бессмысленные результаты: получилось, что общий предок человека и человекообразных обезьян еще застал динозавров, а это не согласуется ни с чем.

Из всего этого следует, что, вероятно, скорость возникновения  мутаций у человека со временем менялась, и надежды ученых получить одну, подходящую для любых целей константу не могут оправдаться.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астронавты астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги виноделие вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы малярия мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика табак такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция темная материя физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.