14. В чем причина фиксации «мутаторов» в долгосрочном эволюционном эксперименте Ленски?

Поначалу (первые 26000 поколений) в эксперименте шло линейное накопление полезных мутаций), затем скорость резко возрасла засчет появления мутатора. Аллель мутатора усиливает вероятность новой полезной мутации, таким образом вместе с ней закрепляется и ген мутатора. Если он не порождает новых полезных мутаций, то и не закрепляется.

15. Как влияет эпистаз на направленность (канализированность) эволюции?

“Проходимость” ландшафта приспособленности зависит от эпистаза.

Если эпистаза нет, то полезность мутаций не зависит от контекста (от того, какие мутации зафиксировались раньше). В этом случае ландшафт – легкопроходимый. Всё равно, с какой стороны и по какой траектории взбираться на данный пик. Итог предсказуем, путь – нет

При сильном эпистазе мутации, закрепившиеся ранее, влияют на полезность последующих. В этом случае ландшафт – труднопроходимый, а пути эволюции в значительной мере предопределены.

Пр: для приобретения устойчивости к антибиотику бактерии нужно 5 мутаций. Теоретически этого можно достигнуть при помощи 120 путей, но за счет эпистаза 102 из них невозможны, а наиболее вероятные всего 2 из 120!

16. В каком смысле мутации «случайны»? Какие факты указывают на неабсолютность постулата о полной случайности всех мутаций?

Оказалось, что в ходе эволюции у разных организмов появился целый арсенал средств, позволяющих частично контролировать и направлять мутационный процесс.

1. Возможный контроль частоты мутирования (у бактерий);

2. Создание новых генов путем комбинирования «заготовок» (в иммунной системе позвоночных) VDJ - рекомбинация. Гены антител формируются в B-лимфоцитах путем вырезания участков из геномной ДНК. Процесс напоминает альтернативный сплайсинг, но идет на уровне ДНК, а не РНК. + для точной подгонки антитела специалный фермент мутатор усиливает мутагенез в вариабельной области гена антитела.Т.е. сама по себе мутация случайна, но ее время и область строго определены.

3. Целенаправленное изменение генов (конверсия генов – замена одних вариантов данного гена на другие) – у паразитов (средство борьбы с иммунной системой); Чтобы защититься от иммунной системы, многие паразиты (бактерии, грибы) время от времени изменяют гены своих поверхностных белков. Для этого используются неработающие «запасные копии» этих генов (псевдогены), немного различающиеся. Участок копии вставляется вместо соответствующего участка рабочего гена (gene conversion).

4. Контролируемая перестройка генома на основе РНК-матриц у инфузорий; Геном микронуклеуса в нерабочем состоянии (фрагменты генов перепутаны). Конъюгация: геном макронуклеуса разрушается и формируется заново. Гены «распутываются» по РНК-матрицам. Важная часть наследственной информации (о последовательности фрагментов генов) передается молекулами РНК

5. Метилирование ДНК как потенциальное средство регуляции мутагенеза (Метилированные цитозины становятся «горячими мутационными точками»: они склонны самопроизвольно превращаться в тимины (Т). Поскольку метилирование – регулируемый процесс, получается, что клетка в принципе могла бы регулировать вероятность мутирования в определенных точках своего генома еще и таким способом);

6. Природная генная инженерия (Agrobacterium); вирусы; мобильные генетические элементы. (Суть в том, что, например, вирусы встраиваются ровно туда, куда нужно, а агробактериум трансформирует геном хозяина в своих целях)