09 Zmienność genetyczna bmp

Streszczenie

♦    Prostota budowy i krótki czas wytwarzania nowych pokoleń zadecydowały, że bakterie — szczególnie E. coli — należą do organizmów najlepiej poznanych na poziomie molekularnym.

♦    Rzadkie spontaniczne pomyłki podczas replikacji DNA stanowią dla bakterii ciągłe źródło wariantów genetycznych. Pb zmianie warunków zewnętrznych, wariant genetyczny, który' może najlepiej przetrwać w nowych warunkach, mnoży' się i opanowuje populację.

♦    W komórkach bakteryjnych działają trzy' mechanizmy uzyskiwania genów pochodzących z innych komórek populacji. Są to: koniugacja, transfonnacja i transdukcja (zachodząca za pośrednictwem fagów). Proces mieszania się zasobów genetycznych populacji jest ważnym źródłem zmienności genetycznej.

♦    Rekombinacja homologiczna jest procesem, dzięki któremu dwie dwuniciowe cząsteczki DNA o podobnej sekwencji nukleotydów mogą dokonywać wzajemnej wymiany' fragmentów (crossing-over), tworząc cząsteczki DNA o nowych sekwencjach.

♦    Transpozony są sekwencjami DNA, które mogą przemieszczać się z miejsca na miejsce w genomie gospodarza. Przemieszczanie to prowadzi do zmian w genomie gospodarza i stanowi dodatkowe źródło zmienności genetycznej.

♦    Wiele spośród mechanizmów powodujących zmienność genetyczną bakterii działa także w odniesieniu do genomów eukariotycznych. Genomy eukariotyczne mają jednak kilka dodatkowych cech, które ułatwiły ich zmiany ewolucyjne.

♦    U eukariotów nierówny (niesymetryczny) crossing-over może prowadzić do duplikacji genów, co jak się przypuszcza, utworzyło rodziny' podobnych genów obecnie występujące w genomach eukariotycznych. Nierówny' crossing-over jest przypuszczalnie także jednym z mechanizmów odpowiedzialnych za duplikację eksonów, prowadzącą do tworzenia białek złożonych z powtarzających się krótkich domen.

♦    Trzydzieści procent genomu: człowieka stanowią sekwencje DNA wielokrotnie powtórzone. Około jednej trzeciej takich powtarzających się sekwencji (~ 10% całego genomu) stanowią dwa elementy' o charakterze transpozonów, które występują w genomie w szczególnie dużej liczbie kopii.

•    Jeden z rodzajów transpozonów znajdywanych w genomach eukariotycznych przemieszcza się poprzez intermediaty RNA. Ten rodzaj transpozonów nosi nazwę retrotranspozonów,

•    Transpozony prawdopodobnie są odpowiedzialne za wiele zmian ewolucyjnych, które doprowadziły' do ukształtowania się genomów współczesnych eukariotów. Transpozycje są jednym z mechanizmów tasowania eksonów, czyli łączenia się eksonów podczas ewolucji w sposób umożliwiający' wytwarzanie nowych białek, zbudowanych przez sklejanie ze sobą domen występujących już wcześniej w innych białkach.

•    Wirusy to niewiele więcej niż geny' upakowane w chroniące je kapsydy. Mogą się rozmnażać tytko wewnątrz komórek odpowiedniego gospodarza.

•    Genomy' niektóiych wirusów są zbudowane z RNA, a nie z DNA. Jedna grupa RNA wirusów — retrowi-msy, aby' się namnażać, musi przepisać swój genom RNA na DNA.

•    Retrowirusy noszące onkogeny mogą spowodować przekształcenie się zakażonych komórek w komórki nowotworowe.

•    Rozmnażanie płciowe polega na cyklicznych zmianach stadiów diploidalnego i haploidalncgo. W procesie mejozy dzielące się komórki diploidal-ne tworzą haploidalne gamety, z kolei haploidalne gamety pochodzące od dwóch osobników w procesie zapłodnienia łączą się, tworząc nową komórkę diploidalną.

•    Podczas mejozy' matczyne i ojcowskie chromosomy' komórki diploidalnej są kierowane do gamet w taki sposób, że każda gameta uzyskuje tytko jedną kopię każdego z chromosomów. Ponieważ segregacja każdej pary' chromosomów homologicznych dokonuje się w sposób przypadkowy, pojedynczy' osobnik może wytwoizyć wiele genetycznie różnych gamet.

•    Crossing-over sprzyja tasowaniu genów zachodzącemu podczas mejozy' przez wymianę genów między' chromosomami homologicznymi.

•    Rozmnażanie płciowe jest ewolucyjnie korzystne, gdyż przypadkowe mieszanie się informacji genetycznej zwiększa prawdopodobieństwo, że przynajmniej część potomstwa przetrwa w nieprzewidywalnie zmieniającymi się środowisku.