Ugráló gének

Hogyan lehetséges, hogy a szarvasmarha a genomjának negyede egyenesen a kígyóktól származik? Avagy a horizontális génátadás szerepéről az állatvilágban.

Ugráló gének

1. oldal

A génállományt gyakran hasonlítják az adott élőlény receptkönyvéhez. Ha továbbvisszük ezt a hasonlatot, akkor ez a könyv bizony sok esetben egy szigorú szerkesztőre szorulna, hiszen az emberi genomnak például nagyjából a felét olyan DNS-szakaszok teszik ki, amelyek egy másik szakasz a szükségesnél jóval nagyobb példányszámban létező másolatai. Ugyanezt elmondhatjuk a szarvasmarha génállományáról is, amelyben különösen nagy számban szerepel egy bizonyos DNS-szakasz, a BovB. Összességében az állat genomjának negyedét ennek a génszakasznak a másolatai, és ezek leszármazottai teszik ki.

A BovB persze nem korlátozódik a szarvasmarhákra, megtaláljuk más fajokban is az elefánttól kezdve, a lovon és a kacsacsőrű emlősön át, a gyíkok, gekkók, kígyók és tengerikígyók genomjáig sokfelé, mondja Ali Morton Walsh, az Adelaide-i Egyetem kutatója, aki hozzáteszi, a DNS-szakasz még olyan, a tehéntől nagyon távolinak tűnő élőlényekben is felbukkan, mint a tengerisün, a selyemlepke vagy a zebradánió.

Egyértelmű magyarázatnak tűnik tehát a génszakasz jelenlétére az az elmélet, miszerint a BovB jelen volt az állati fajok közös ősében, és megmaradt a génállományukban azt követően is, hogy ezek diverzifikálódni kezdtek. Ebben az esetben viszont a közeli rokonságban álló fajoknak a BovB hasonló változataival kellene rendelkezniük: vagyis a szarvasmarha génállományában található génszakasznak nagyon kellene hasonlítania a juhok DNS-ének ezen részletére, kicsit kevésbé az elefántokéra, és sokkal kevésbé a hüllőkben található verzióra.

A valóságban azonban nem ez a helyzet. A BovB fenti „családfájára” rápillantva, mintha valami bizarr párhuzamos valóságba csöppentünk volna, ahol a tehenek közelebbi rokonságban állnak a kígyókkal, mint az elefántokkal, egy gekkófaj legközelebbi rokonai közt pedig más hüllők helyett a lovakat találjuk. Ennek hátterében az áll, hogy a BovB nem úgy örökítődik át, mint az állati genom legnagyobb része, vagyis nem szigorúan szülőről utódra száll. Ez utóbbi, „hagyományos” módot nevezzük vertikális géntranszfernek, az ominózus DNS-szakasz esetében azonban horizontális génátadásról (HGT) van szó, vagyis olyan transzferről, amely nem szaporodás útján történik, így nem rokon fajok közt is végbemehet.

Ez a fajta génáramlás mindennaposnak számít a különféle baktériumtörzsek közt, amelyek nagyon gyorsan képesek egymás túlélést segítő tulajdonságait megszerezni a releváns DNS-szakaszok integrálása révén (pl. antibiotikum-rezisztencia). Sokáig úgy vélték a kutatók, hogy komplexebb élőlények esetében ez jóval ritkább eseménynek számít, azonban ahogy egyre alaposabb ismeretekre teszünk szert a különböző állati genomokkal kapcsolatban, egyre világosabbnak tűnik, hogy ez korántsincs így. 2008-ban például a ma már a Utah-i Egyetemen dolgozó Cedric Feschotte felfedezett egy olyan DNS-szakaszokból álló csoportot, amelyen több különböző emlős faj, egy gyík és egy béka is osztozik. Feschotte a klasszikus játék után a Space Invaders nevet adta a géncsoportnak.

A Space Invaders tagjai az úgynevezett transzpozonok közé tartoznak, amelyek kivágják magukat az őket körülvevő génállományból, és új helyre épülnek be. Meglehetősen ritkának számítanak, az emberi genomnak például csak 2-3 százaléka ilyen. A BovB az ugráló gének egy másik csoportjába, a retrotranszpozonok közé tartozik, amelyek a kivágás és beillesztés helyett a másolás és beillesztés módszerével működnek, vagyis minden ugrással újabb másolat keletkezik. Ennek köszönhetően a retrotranszpozonok mennyisége óriási ütemű növekedésre képes.

A BovB-t először a szarvasmarha és más kérődző fajok genomjában fedezték fel a nyolcvanas években, és akkoriban úgy tűnt, hogy kifejezetten ennek az állatcsoportnak a jellegzetessége a gén. A kilencvenes évek során azonban Dusan Kordis és Franc Gubensek a BovB-hoz rendkívüli módon hasonlító DNS-szakaszra bukkant a homoki vipera génállományában. Arra jutottak tehát, hogy ez a gén horizontális átadással került át egyik fajból a másikba. Mostanra már ismerjük a legtöbb érintett állat teljes genomját, így Walsh képes volt minden eddiginél pontosabban végigkövetni a BovB útját az állatvilágban.

2. oldal

Az ugráló gén utazásának megkezdését követően nem sokkal két jellegzetes csoporttá vált szét. Az egyik változat Ausztráliában egyetlen gyíkfaj (az úgynevezett Lord Howe-szigeti gekkó), a ló, a kacsacsőrű emlős és a hangyászsün genomjában található meg, az afrikai emlősök közül pedig az elefánt és szirtiborz génállományába épült be. A másik verzió gyíkokban és kígyókban kezdte, majd ezek genomjából ugrott át a kérődzők (szarvasmarha, juh) és az erszényesek (oposszum, kenguru) génjei közé.

A vizsgálatban számos különböző laboratórium vett részt, és rendkívüli módon kellett igyekezniük, hogy a begyűjtött mintákat elkülönítve tárolják, hogy azok ne szennyezzék egymás örökítőanyagát a génnel. A BovB ugyanis, mint már említettük, rendkívül gyorsan terjed, ha lehetősége nyílik rá.

Az eredmények alapján tehát úgy tűnik, hogy a kérdéses génszakasz többször is átkerült egyik faj génállományából egy másikéba. A kutatók megfigyelései szerint ezt legalább kilencszer tette meg, ami még a többi ugráló génnel összevetve is jelentős teljesítménynek számít.

De hogyan is vitte véghez mindezt? Walsh hamar rábukkant egy lehetséges válaszra, mivel ráakadt két olyan kullancsfajra, amelyek genomjának szintén részét képezi a BovB, és amelyek rendszerint gyíkok és kígyók vérét szívják. Ezeknek vannak olyan közeli rokonai, amelyek már emlősökre specializálódtak, így könnyen elképzelhető, hogy a vérszívók vitték át egyik állatfajról a másikra a DNS-szakaszt. Az ugráló génekkel foglalkozó kutatók jelentős része eddig is úgy vélte, hogy a különféle parazita fajok (férgek, rovarok és vírusok) lehetnek a transzpozonok és retrotranszpozonok legfőbb terjesztői. Ennek igazolásához természetesen még további vizsgálatok szükségesek, de a többség szerint Walsh eredményei önmagukért beszélnek.

Amikor egy friss genomban találja magát, a BovB terjedésének mértéke nagyban függ attól, hogy milyen fajról van szó. A szarvasmarha génállományának 10-11 százalékát teszi ki az eredeti génszakasz, a maradék 14-15 százalékot pedig a BovB különféle leszármazottai alkotják. A juh génállományának 15, az elefánténak pedig 11 százalékát alkotja a retrotranszpozon, azonban a lovak, tengerisünök és zebradániók genomjában mindössze néhány másolata található meg a BovB-nak. Egyes génállományok, például a kérődzők genomja, különösen kedvező környezetnek bizonyultak a BovB szempontjából, másokban viszont kevésbé volt terjedőképes, magyarázza David Adelson, a kutatás egyik résztvevője. Hogy ennek mi állhat a hátterében, arra egyelőre még elméleti magyarázatuk sincs a szakértőknek.

Ami még érdekesebb, a BovB egyetlen eddig kiderített funkciója saját replikációja. Vagyis beépül ugyan a szarvasmarha genomjába, de ott látszólag nem csinál semmit. A kutatók azonban egyetértenek abban, hogy egy ennyire elterjedt génnek valamilyen feladata biztosan van (vagy legalábbis volt a múltban), csak még nem jöttünk rá, hogy mi lehet az.

Egy dolog biztos: a kutatás kétséget kizáróan bizonyította, hogy a horizontális génátadás az állati genom evolúciójában is nagyon fontos szerepet töltött be, és nem csak a baktériumok fejlődése során fontos. A génsebészettel elvi alapon szembenállóknak pedig ideje belátniuk, hogy a genetikai anyag manipulálása nem az ember agyszüleménye, és közel sem olyan természetellenes tevékenység, mint amilyennek elsőre tűnik, hanem alapvetően az élet és az evolúció velejárója. 

Tesztek

{{ i }}
arrow_backward arrow_forward
{{ content.commentCount }}

{{ content.title }}

{{ content.lead }}
{{ content.rate }} %
{{ content.title }}
{{ totalTranslation }}
{{ orderNumber }}
{{ showMoreLabelTranslation }}
A komment írásához előbb jelentkezz be!
Még nem érkeztek hozzászólások ehhez a cikkhez!
Segíts másoknak, mond el mit gondolsz a cikkről.
{{ showMoreCountLabel }}

Kapcsolódó cikkek

Magazin címlap arrow_forward