Strona główna > biologia, ewolucja, medycyna, nauka > Rodzice, ryby i wojny genetyczne

Rodzice, ryby i wojny genetyczne

Sierpień 2, 2007 Dodaj komentarz Go to comments

W 1974 Robert Trivers zaproponował teorię konfliktu pokoleń, według której między rodzicami i potomstwem występuje konflikt interesów genetycznych. Dotyczy on długości i wielkości inwestycji w danego potomka oraz w jego rodzeństwo. Generalnie rodzicom opłaca się inwestować po równo we wszystkie swoje dzieci, natomiast dzieci walczą o jak największą część rodzicielskich zasobów. Nieco później David Haig zaczął badać konflikt genetyczny między matką a płodem podczas ciąży (niektóre jego prace można znaleźć tu). Według jego koncepcji geny płodu są selekcjonowane pod kątem wyciągnięcia od matki jak najwięcej zasobów, nawet, jeśli przestaje to być korzystne dla organizmu matki, a geny matczyne tak, by temu przeciwdziałać, aby zaoszczędzić zasoby, które można przecież zainwestować w inne dzieci, niekoniecznie z tym samym partnerem. U ssaków podczas ciąży inwestycja matki w pojedynczego potomka jest większa, niż inwestycja ojca, a nie ma gwarancji, że kolejne dzieci będą pochodziły od tego samego partnera/partnerki. Można więc ująć to nieco inaczej – to geny ojcowskie w płodzie będą walczyć z genami matki o zasoby.

W regulacji ekspresji genów w zależności od pochodzenia bierze udział mechanizm genetyczny zwany imprintingiem – niektóre geny są „oznakowywane” w zależności od tego, od którego z rodziców pochodzą, dzięki czemu ekspresji ulega tylko jeden z dwóch alleli. Większość ludzkich genów, które ulegają imprintingowi, jest związana z rozwojem łożyska i płodu, oraz z metabolizmem. Zaburzenia znakowania rodzicielskiego mogą wiązać się z chorobami – przykładem mogą być zespół Pradera-Williego i zespół Angelmana. Brak lub inaktywacja (np. przez niewłaściwy imprinting) ojcowskiej kopii fragmentu chromosomu 15 (15q11) powoduje zespół Pradera-Williego, a brak lub inaktywacja matczynej kopii zespół Angelmana. W zespole Pradera Williego nie ma więc ekspresji genów „odojcowskich”. Takie dzieci rodzą się mniejsze, i mają zaburzony odruch ssania, co zgadza się z teorią konfliktu między genami pochodzącymi od ojca i tymi pochodzącymi od matki. Z kolei w zespole Angelmanna nie zachodzi ekspresja pewnych genów „odmatczynych”. Kilka spośród genów zaangażowanych w powstawanie tych chorób zostało już rozszyfrowanych (np. mutacje w genie UBE3A mogą powodować zespół Angelmanna).

Typowym przykładem genów podlegających imprintingowi mogą być czynnik wzrostu IGF2 (insulin-like growth factor II) i jego receptor o przeciwstawnym działaniu, IGF2r. IGF2 promuje namnażanie się i migrację płodowych komórek tworzących trofoblast, kiedy łączą się one z komórkami błony śluzowej macicy. U większości ssaków żyworodnych, czyli łożyskowców i torbaczy (które mają zaczątki łożyska – tzw. łożysko żółtkowe) ekspresja tych genów zachodzi tylko z jednego allelu. U stekowców czy ptaków, które są jajorodne i nie mają łożyska, IGF2 i IGF2R nie podlega imprintingowi. Imprinting i łożyska pojawiły się u wspólnego przodka ssaków łożyskowych i torbaczy dość dawno, bo ponad 100 mln lat temu. U myszy inaktywacja ojcowskiej kopii IGF2 powoduje, że płody rodzą się o 1/3 mniejsze. Z kolei ulegający ekspresji matczyny gen IGF2r działa jako inhibitor wzrostu w okresie płodowym – jego inaktywacja powoduje, że mysie płody są o 30% większe. U naczelnych ekspresja IGF2 z dwóch kopii powoduje, że dzieci rodzą się większe, natomiast imprinting IGF2R zaniknął. Haig uważa, że może to być związane z przejściem do bliższego monoandrii sposobu łączenia się w pary lub z różną stabilnością imprintingu w zależności od tego, czy występuje on w linii ojcowskiej, czy w matczynej.

W PNAS ukazał się właśnie artykuł, który opisuje działanie selekcji na IGF2 u ryb. Większość ryb jest jajorodna, ale np. wśród piękniczkowatych występują niemal wyłącznie gatunki żyworodne, w tym takie, u których występuje twór przypominający łożysko. Na zdjęciu widać embrion na późnym etapie rozwoju, otoczony naczyniami krwionośnymi łożyska. Reszta to embriony we wcześniejszych fazach rozwoju.

W tej grupie ryb łożysko wyewoluowało niezależnie kilka razy. Naukowcy przyjrzeli się IGF2 u dwóch gatunków ryb, u których ono występuje. Najpierw stwierdzili, że gen ten ulega ekspresji w komórkach odpowiadających komórkom trofoblastu, co sugeruje, że pełni podobną funkcję i u ryb, i u ssaków. Jednak u ryb jego ekspresja zachodzi z obydwu alleli. Ponieważ badacze podejrzewali, że zgodnie z teorią konfliktu pokoleń powinna na niego działać presja selekcyjna, zajęli się jego ewolucją. Zanalizowali więc sekwencję genu IGF2 u różnych ryb jajo- i żyworodnych (zarówno tych z łożyskiem, jak i tych bez) i porównali tempo jego ewolucji w różnych liniach rodowych. Okazało się, że ewolucja IGF2 zachodzi znacznie szybciej u ryb żyworodnych, a najszybciej u takich, u których występuje łożysko. Ponadto badacze stwierdzili, że IGF2 podlega najsilniejszej presji selekcyjnej u tych gatunków, u których łożysko powstało stosunkowo niedawno. Przedstawili więc piękny przykład działania naturalnej selekcji na poziomie molekularnym i fenotypowym.

Można też powiedzieć, że szybka ewolucja IGF2 u ryb to przykład genowego wyścigu zbrojeń, zwanego też hipotezą Czerwonej Królowej („aby utrzymać sie w tym samym miejscu, trzeba biec ile sił”). Tym razem wyścig zbrojeń wywołany został walką między genami matczynymi a ojcowskimi. Autorzy twierdzą, że jest to pierwszy tak poważny dowód na prawdziwość teorii Haiga, że konflikt pokoleń stanowi ważną siłę napędową ewolucji.

  1. jaaa
    Styczeń 14, 2008 o 4:03 pm

    wielkie guwo trzeba mi przyklady ryb jajorodnycha nie!

  2. Anonim
    Lipiec 21, 2009 o 1:26 am

    Mam pytanie mój mąż ma tą samom grupe krwi co ja .Mamy dzieci są zdrowe czy jest jakieś zagrożenie

  1. No trackbacks yet.

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Log Out / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Log Out / Zmień )

Facebook photo

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Log Out / Zmień )

Google+ photo

Komentujesz korzystając z konta Google+. Log Out / Zmień )

Connecting to %s

%d bloggers like this: