Скорость эволюции генов
Чем древнее функция и важнее для жизни клетки и онтогенеза, тем гены консервативней.
Самые медленно меняющиеся – гены домашнего хозяйства
Гены меняются с разной скоростью
Гистоны |
Цитохром С |
Гемоглобин Фибринопептиды |
Процент дивергенции |
PBS Evolution Library |
(http://www.pbs.org/wgbh/evolution/library/) |
Гомология генов человека с другими видами.
|
гомологов |
|
|
не найдено |
|
Только |
1% |
Прокариоты |
|
21 % |
|
позвоночные |
|
|
22 % |
|
|
Все животные |
Все эукариоты |
24 % |
32 % |
Итоги – механизмы эволюции генов
исходный ген
1. Точковые |
2. Дупликация |
3. Приобретение |
мутации |
и потом |
экзонов от |
|
накопление |
других генов |
|
мутаций |
|
4. Горизонтальный |
Другой |
|
биологический |
||
перенос |
||
вид |
||
|
Горизонтальный перенос
Приобретение гена не от предка, а от соседа
Горизонтальный перенос
У бактерий в среднем на долю генов, добытых таким путем приходится 5-10 %
В эволюции же эукариот и особенно многоклеточных такие события крайне редки (сложность онтогенеза)
У Простейших «чужих» генов – не более 1% генома, у многоклеточных – еще меньше
•Горизонтальный перенос мог быть основным
способом появления новых генов в первый миллиард лет эволюции.
•Широкая сеть обмена генетической информацией у первых прокариот означает совсем другой тип экосистем – подобие единой бактериальной суперпопуляции.
•Единство генетического кода – следствие этого широкого обмена. Если бы код
отличался, организмы не смогли бы использовать чужие гены.
Sonea, S. & Mathieu, L. G. 2001 Int. Microbiol. 4, 67–
Сусложнением клеточной структуры прокариот и превращением генома в целостную иерархическую систему генов (рост числа внутренних связей), встроить в эту систему «чужие» гены все труднее.
Скакого-то уровня сложности основным механизмом эволюции становится вертикальная передача генов и дивергенция видов – «Дарвиновский переход» в эволюции.
Woese, C. PNAS 2002 Jun 25;99(13):8742-7
Размеры геномов
100 млрд
10млрд 1 млрд 100 млн
10 млн
1 млн
100 тыс
10 тыс
1 тыс
|
Растения |
Амфибии |
Простей |
Хрящевые |
Млекопита |
Насеко рыбы |
ющие |
|
шие |
мые |
|
|
|
Рептилии |
Моллюс |
Костистые Птицы |
|
рыбы |
||
ки |
||
|
||
Грибы |
|
Бактерии (прокариоты)
Возрастает
1. размер геномов
Вирусы
2. разброс внутри таксонов