У дрожжей обнаружили гены-убийцы возрастом 100 миллионов лет

Ученые Института медицинских исследований Стоуэрса (США) и Национального института биологических наук в Пекине обнаружили семейство эгоистичных генов, которые просуществовали более ста миллионов лет. Об открытии сообщается в журнале eLife.

Драйвера мейоза — это особые фрагменты ДНК, которые влияют на деление клетки таким образом, чтобы способствовать своей собственной передаче потомству более чем в 50 процентов случаев. Иными словами, это вредные варианты генов, которые склонны вытеснять нормальные варианты генов, влияя на сам процесс наследования.

Считается, что драйвера мейоза могут существовать в течение относительно коротких промежутков времени эволюции, поскольку один и тот же эгоистичный ген (или семейство генов) часто обнаруживаются у одного и того же вида или близкородственных видов. Кроме того, предполагается, что драйвера обречены на быстрое вымирание, поскольку они отрицательно влияют на способность организма адаптироваться и выживать. В одном случае они способствуют отбору сторонних генов-супрессоров, подавляющих активность эгоистичных генов. В другом случае драйверный вариант фиксируется в популяции, то есть становится единоличным представителем гена, после чего может исчезнуть вместе со всеми носителями.

В новом исследовании ученые проанализировали эволюционную историю драйверных генов wtf, впервые обнаруженных у делящихся дрожжей Schizosaccharomyces pombe. Они являются мощными генетическими паразитами, так как не только передаются более чем половине потомства, но также способствуют гибели репродуктивных клеток — в случае дрожжей это споры, — которым посчастливилось не унаследовать драйверный ген.

Были идентифицированы гомологичные гены, имеющие схожие последовательности нуклеотидов и одинаковое местоположение на хромосоме, у трех других видов делящихся дрожжей: «S. octosporus», S. osmophilus и S. cryophilus, которые, как предполагается, отделились от линии S. pombe около 119 миллионов лет назад. Исследователи подтвердили, что общий предок проанализированных генов существовал у общего предка всех четырех видов дрожжей.

Способность к мейотическому драйву отсутствует у генов-гомологов S. osmophilus и S. cryophilus, однако ген-гомолог S. octosporus обладает всеми признаками эгоистичного гена. Поскольку маловероятно, что у эволюционно родственных видов S. pombe драйвера мейоза возникли независимо друг от друга, предковый ген, вероятно, также был драйвером. Таким образом, авторы доказали, что системы мейотических драйвов могут поддерживаться в течение периодов эволюции, которые как минимум в десять раз дольше тех, которые ранее считались возможными.