sunnuntai 6. syyskuuta 2015

Aivan uudet geenit

(Kuva National Human Genome Research Institute)
Quanta Magazine julkaisi 15.8.2015 mielenkiintoisen nettiartikkelin 'A Surprise Source of Life's Code' . Myös Scientific American julkaisi saman jutun myöhemmin samassa kuussa. Lyhentelen tähän artikkelin sisältöä hyvin vapaasti muotoiltuna, kommentit hakasuluissa, lopussa linkki alkuperäiseen artikkeliin ym. viitteitä.

Pitkään on uskottu, että uudet geenit syntyvät ensisijaisesti olemassaolevista geeneistä kopioitumalla. Vanha geeni jatkoi entisessä tehtävässään ja uusi oli vapaa kehittämään uusia ominaisuuksia. 
[Wikipedian 'Gene Duplication'-artikkelista: Gene duplication (or chromosomal duplication or gene  amplification) is a major mechanism through which new genetic material is generated during molecular evolution. It can be defined as  any duplication of a region of DNA that contains a gene.]  
1990-luvulla huomattiin kuitenkin erään hiivalajin  perintötekijöitä analysoitaessa, että kolmannes geeneistä ei muistuttanut  minkään tunnetun eliön geenejä. Aluksi ajateltiin, että ne kuuluivat sellaisiin 'geeniperheisiin', jota ei vain ollut aiemmin huomattu. Mutta sittenmmin tällaisia 'orpoja geenejä' on löytynyt yhä lisää.  
Vuonna 2006 Kalifornian Yliopiston tutkija David Begun sai banaanikärpästen genomia vertaillessaan viitteitä siitä, että ns. 'roska-DNA':sta' voisi jopa syntyä kokonaan uusia geenejä.  
[DNA-nauhan geenien välistä osaa on kutsuttu 'roska-DNA':ksi, koska sitä luultiin aluksi aivan tarpeettomaksi. Sillä on kuitenkin myöhemmin huomattu olevan geenien toimintaa ohjaavaa vaikutusta. Siksi nyttemmin käytetään näemmä suomenkielessä termiä 'tilke-DNA'. Uusien geenien syntyminen on kuitenkin vielä asia erikseen]  
Max Planck -instituutin biologi Diethard Tautz oli pitkään epäilevä Begun:in teorioita kohtaan, mutta sitten hän törmäsi tutkijaryhmänsä kanssa tiettyyn 'Pldi'-geeniin, joka löytyy hiiren, rotan ja ihmisen perimästä. Kahdella jälkimäisellä lajilla tätä DNA-pätkää ei koodata RNA:ksi tai proteiiniksi, se on siinä mielessä käyttämätön [eikä ole siis geeni]. Mutta hiirellä tuolla geenillä on tärkeä kiveksiin ja spermaan vaikuttava tehtävä. Tutkijat pystyivät jäljittämään mutaatiosarjan, joka oli tehnyt tästä DNA-pätkästä aktiivisen hiirellä ja näinollen heidän oli myönnettävä, että uuden geenin muodostuminen tilke-DNA:sta on mahdollista. 
Nyttemmin on luetteloitu koko joukko tällaisia 'de novo' -geenejä. Mm. hiivan geeni, joka määrää lisääntyyko se suvullisesti vai  suvuttomasti, kärpästen ja muiden kaksisiipisten hyönteisten eräs lentämisen kannalta tärkeä geeni - ja myös joitain ihmisen geenejä joiden vaikutusta ei ole vielä selvitetty. Ainakin yksi ihmisen de novo -geeni vaikuttaa aivojen toimintaan.
Artikkelissa on myös mielenkiintoinen kaavio siitä, milloin elämän historiassa hiireltä löytyvään perimäainekseen on arvioitu tulleen de novo -geenejä. Ilmiö näyttää olleen hyppäyksittäinen, satojen miljoonien vuosien saatossa  muutoksia on ollut enemmän tiettyinä ajanjaksoina. Jutussa myös todetaan, että mikäli kaikki uudet geenit olisivat syntyneet geeniduplikaation (kopioitumisen) kautta, olisi suurimman osan geenien 'peruskeksinnöistä' täytynyt tapahtua hyvin varhain.

Kyseessä on varsin uusi löydös, ja sen merkitys evoluutioteorialle tuntuu olevan vielä paljolti avoin. Aihe tuntuu kuitenkin kovasti kiinnostavan tutkijoita. Mitähän uutta ja ihmeellistä geenien toiminnasta vielä löytyykään?

Lähteitä ja luettavaa: 
Quanta Magazine, A Surprise Source of Life’s Code
Philosophical Transactions of the Royal Society B, New genes from non-coding sequence: the role of de novo protein-coding genes in eukaryotic evolutionary innovation
Wikipedia, Tilke-DNA

Ei kommentteja: