Mutacje DNA nie są tak przypadkowe, jak myśleliśmy

mutacje-dna-losowosc-badania

Jak dotąd, naukowcom wydawało się, że mutacjami występującymi w kodzie DNA rządzi czysty przypadek – tj. losowe zmiany pojawiają się w losowych miejscach i jeśli w jakiś sposób nie pogarszają działania danego organizmu, mają szansę przenieść się do następnego pokolenia i tak w kółko. Najnowsze badania pokazują jednak, że cały ten mechanizm związany z mutacjami nie jest wcale taki losowy.

Do takiego wniosku doszedł zespół badaczy z UC Davis i Instytutu Maxa Plancka na podstawie badań przeprowadzonych na setkach roślin rzeżuchy, wyhodowanych w warunkach laboratoryjnych. Bardzo sprytne podejście – badanie DNA u roślin wiąże się ze znacznie mniejszą liczbą problemów logistycznych, niż badania na zwierzętach, a warunki laboratoryjne pozwalają wykluczyć wszystkie losowe efekty środowiskowe. Do tego w laboratorium można o wiele łatwiej utrzymać przy życiu rośliny z niefortunnymi mutacjami, które wpłynęły negatywnie na ich funkcjonowanie.

Mutacje nie występują równomiernie na długości całego genomu

Po przeanalizowaniu setek poszczególnych genomów, badacze byli w stanie zidentyfikować w nich ponad milion mutacji. Co ciekawe jednak, ich podział, jeśli chodzi o występowanie w poszczególnych częściach samego genomu nie był aż tak losowy, jak się spodziewano. Obszarem z najniższym wskaźnikiem mutacji, czyli mniejszym o 66 proc. od wskaźników występujących w pozostałych regionach, był ten, w którym zapisano najważniejsze geny rzeżuchy. Chodzi o instrukcje dotyczące wzrostu i rozwoju komórek i samą ekspresję genów – są to właściwie niezbędne elementy DNA.

Reklama

— Zawsze myśleliśmy o mutacji jako w zasadzie losowej w całym genomie. Okazuje się jednak, że mutacje nie występują w pełni losowo, tylko z korzyścią dla rośliny. To zupełnie nowy sposób myślenia o mutacjach – tłumaczy Gray Monroe, główny autor badania

Co ciekawe, obszary te wydawały się mieć również silniejsze mechanizmy naprawy uszkodzeń DNA, co zapewnia, że kluczowe sekwencje w kodzie DNA pozostaną w pełni funkcjonalne.

— To naprawdę ważne regiony genomu, które są chronione przed mutacją – dodaje Monroe.

Czytaj również: Pewna mutacja rozwinęła się u ludzi w celu pomocy w dietach o wysokiej zawartości cukru

Naukowcy twierdzą, że tego rodzaju mechanizm jest swoistą formą obrony organizmu (w tym przypadku rzeżuchy), który zapewne rozwinął się w trakcie ewolucji. Badanie to uzupełnia naszą wiedzę na temat mutacji. W 2014 r. naukowcom udało się wykazać, że mutacje zachodzą częściej w pobliżu powtarzających się sekwencji, a w 2019 r. dodaliśmy do tego wiedzę, że bardzo często występują one również w miejscach rekombinacji, w których chromosomy każdego rodzica łączą się w pary.

Być może odkrycie tego nowego mechanizmu obronnego pozwoli nam na stworzenie podobnego rozwiązania chroniącego ludzki genom przed szkodliwymi mutacjami, które – jak się okazuje – nie występują tak losowo, jak dotychczas nam się wydawało.