Strona główna > biologia, ewolucja, nauka > Mleczny genom

Mleczny genom

hereProces udomawiania bydła rozpoczął się około 10 tys. lat temu. Działał on dwukierunkowo – my zmienialiśmy bydło, tworząc 800 różnych odmian, a ono zmieniało nas. Teraz zsekwencjonowano genom krowy (bydło domowe;  Bos taurus), należącej do rasy Hereford. W kwietniu w Science pojawił się główny artykuł. Towarzyszy mu kolekcja bardziej szczegółowych publikacji, dostępna za darmo.

Genom bydła zawiera co najmniej 22 tysiące genów kodujacych białka, do tego naukowcy naliczyli prawie 500 genów miRNA. Prawie połowa genomu to sekwencje repetytywne, z tego większość (27% całości genomu) stanowią sekwencje repetytywne specyficzne dla przeżuwaczy.

Naukowcy znaleźli spore fragmenty genomu, które u bydła uległy duplikacji. Poza tym wyróżnili 71 genów, które noszą ślady pozytywnej selekcji. Dziesięć z nich to geny związane z układem immunologicznym, np. kodujące interleukiny. Do tego geny związane z układem immunologicznym są nadreprezentowane w obszarach genomu, które u bydła ulegly duplikacji. Przykładem może być fragment genomu, gdzie znajdują się geny kodujące interferony typu I. U bydła jest on trzykrotnie większy, niż u ludzi oraz myszy. W przypadku większości podrodzin interferonów typu I zawiera też więcej kopii genów z każdej rodziny, niż ludzki genom. Ponadto pojawiły się dwie podrodziny interferonów, których nie ma ani u ludzi, ani u myszy, w tym interferony tau. Naukowcy tłumaczą to zwiększenie liczby i przyspieszenie ewolucji genów odpornościowych, sugerując , że ewolucja układu immunologicznego u bydła związana jest z dużą ilością mikroorganizmów w żwaczu bydła, a zatem z potrzebą ochrony przed ewentualnymi infekcjami oportunistycznymi – czyli wywołanymi przez organizmy, ktore w zdrowym organizmie nie szkodzą. Presja selekcyjna na geny immunologiczne u bydła może być też związana z ich stadnym trybem życia, który ułatwia przenoszenie się chorób. Niektóre zduplikowane geny zyskały nowe funkcje, np. interferon-tau, który w przeciwieństwie do innych interferonów nie ma nic wspólnego z odpowiedzią na infekcje wirusowe. To białko, występujące u bydła i owiec,   jest produkowane przez blastocystę i sluży jako sygnał dla organizmu samicy, że doszło do zapłodnienia i że należy się przygotować do implantacji zarodka. Także zduplikowane lizozymy – enzymy, które degradują ścianę komórkową bakterii – produkowane są głównie w trawieńcu i jelitach, co sugerowałoby, że biorą udział w procesie trawienia.

krowaPoza tym naukowcy przyjrzeli się też genom związanym z mlekiem. Szczegółowy opis wyników zaprezentowano w jednym z artykułów z kolekcji – Lemay et al. 2009. Naukowcy opisali ponad 6000 genów związanych z mlekiem i laktacją, w tym 197 genów kodujących białka mleka. Kiedy spojrzy się na te geny, od razu widać, że mleko to coś więcej, niż pożywienie. Przykładem może być receptor Fc noworodków (FcRn), wiążący IgG. Gen B2M kodujący część tego receptora również uległ duplikacji u bydła. A to właśnie IgG, a nie – jak u ludzi – IgM, jest głównym przeciwciałem obecnym w mleku krowim, bo chociaż u ludzi odporność bierna jest uzyskiwana na etapie życia płodowego, kiedy to IgG jest przekazywane przez matkę płodowi przez łożysko, to u krów główną drogą przekazywania IgG potomstwu jest mleko, zatem cielęta zyskują odporność bierną dopiero po urodzeniu. Widać też, jak ważne jest mleko dla ssaków – w ssaczych genomach utrata genów związanych z mlekiem jest dużo rzadsza w porównaniu z innymi genami, a sekwencje tych genów są silnie konserwowane.  Różnice w składzie mleka wynikają raczej z różnic w liczbie kopii (jak w przypadku B2M) i w regulacji ekspresji genów, niż z różnic w sekwencjach kodujących. Fakt, że mleczne geny są często położone w genomie w grupach, które jednak nie są związane z ich niedawnymi duplikacjami, może świadczyć o tym, że podlegają one przynajmniej częściowo wspólnej regulacji. A jeśli chodzi o różnice w sekwencjach kodujących, to są one największe w genach kodujących białka mleka o znaczeniu odżywczym lub związane z odpornością, natomiast najmniejsze w genach, których funkcja związana jest z wydzielaniem mleka. Przykładem mogą być białka błony, która otacza wyrzucane przez komórki wydzielnicze kulki tłuszczu.Porównanie mlecznych genów z innymi w genomach różnych ssaków wskazuje, że laktacja wyewoluowała wykorzystując istniejące wcześniej struktury i procesy związane z wydzielaniem, a jej ogólny kształt ustalił się ponad 150 mln lat temu, i od tego czasu zmienia się głównie w szczegółach.

Poza tym genom krowy jest bardziej podobny do naszego, niż genom myszy, mimo, że z myszami jesteśmy spokrewnieni bliżej, niż z krowami. Ale myszy ewoluują szybciej,  ponieważ szybciej się rozmnażają.

Kategorie:biologia, ewolucja, nauka Tags:
  1. Brak komentarzy.
  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: