дилетантский вопрос по митохондриальной филогенетике

[Micr]

Насколько мне известно:

1. в одной клетке человека около 800 митохондрий

2. митохондрии размножаются делением

3. одна мутация затрагивает только одну митохондрию в клетке (очевидно)

4. при делении клетки митохондрии родительской клетки распределяются по дочерним клеткам неравномерно (это я прочитал в учебнике для вузов "Биотехнологии")

Из 1, 2 и 3 следует, что практически в каждой человеческой клетке должны иметься митохондрии с разными ДНК. Поскольку "митохондриальная Ева" жила очень давно, разных митохондриальных ДНК в одной клетке должно быть не две и не три, а больше (предполагаю). Из 4 следует, что количества одинаковых митохондриальных ДНК в родительской и дочерних клетках могут быть различными.

Не мог бы кто-нибудь пояснить (с учетом сказанного), что представляет собой тот молекулярный объект, анализ которого в литературе по филогенетике называется "анализом митохондриальной ДНК" (почему-то выражаются так, будто ДНК одна)? Заранее спасибо   

[Fangorn]

Насколько мне известно:
1. в одной клетке человека около 800 митохондрий
2. митохондрии размножаются делением
3. одна мутация затрагивает только одну митохондрию в клетке (очевидно)
Из 1, 2 и 3 следует, что практически в каждой человеческой клетке должны иметься митохондрии с разными ДНК.

Как ни странно - НЕ СЛЕДУЕТ.
Если в клетке имеются митохондрии с разными ДНК, за короткое время из всех типов этих ДНК останется ЛИШЬ ОДНА.
Это вызвано тем, что по случайным причинам митохондрии делятся не совсем одновременно - кто-то раньше, кто-то позже, и т.к. общее число их ограничено, то рано или поздно потомки какой-нибудь одной вытеснят всех остальных ("нейтральный отбор"). Время такого достижения единообразия случайно, но обычно оказывается порядка "размера популяции" (т.е. порядка 800 митохондриальных поколений), или в несколько раз больше.
Кстати, только благодаря этому механизму возникло само понятие "митохондриальной Евы" - в популяции пралюдей было много женщин, но по женской линии "победили" потомки одной (хотя ядерные гены других все же сохранились путем попеременного наследования сыновьям/дочерям).
Разные митохондрии в одной клетке возможны лишь, если мутация произошла очень недавно (бывает весьма редко).

[Micr]

Время такого достижения единообразия случайно, но обычно оказывается порядка "размера популяции" (т.е. порядка 800 митохондриальных поколений), или в несколько раз больше.

Можно ли перевести митохондриальные поколения в поколения организмов (человеческих или др.)?

Кстати, только благодаря этому механизму возникло само понятие "митохондриальной Евы" - в популяции пралюдей было много женщин, но по женской линии "победили" потомки одной (хотя ядерные гены других все же сохранились путем попеременного наследования сыновьям/дочерям).

Это я тоже к сожалению давно уже не понимаю. Женщины между собой не скрещиваются, поэтому победить друг друга в митохондриях не могут, кроме как в результате самостоятельной гибели оппонентов. Или что-то иное?

[Fangorn]

Время такого достижения единообразия случайно, но обычно оказывается порядка "размера популяции" (т.е. порядка 800 митохондриальных поколений), или в несколько раз больше.

Можно ли перевести митохондриальные поколения в поколения организмов (человеческих или др.)?

Точно не скажу, но одно человеческое поколение - между 50 и 500 митохондриальных.

Кстати, только благодаря этому механизму возникло само понятие "митохондриальной Евы" - в популяции пралюдей было много женщин, но по женской линии "победили" потомки одной (хотя ядерные гены других все же сохранились путем попеременного наследования сыновьям/дочерям).

Это я тоже к сожалению давно уже не понимаю. Женщины между собой не скрещиваются, поэтому победить друг друга в митохондриях не могут, кроме как в результате самостоятельной гибели оппонентов. Или что-то иное?

Пусть общий размер популяции постоянен. Тогда в среднем рождаемость равна смертности.
Но это - в среднем, статистически. А рождение и гибель конкретных особей зависит от многих случайных факторов - у кого-то выживет несколько потомков, у кого-то ни одного.
Поэтому если в популяции есть различные гены, то численность их носителей будет все время колебаться - одних увеличиваться, других - уменьшаться. Соотношение носителей различных генов может постепенно измениться сколь угодно далеко в любом направлении, и нет никаких причин, заставляющих его возвращаться к исходному уровню. (Это чем-то похоже на броуновское движение в физике, когда мелкие толчки постепенно далеко сдвигают крупную частицу). Однако, как только число носителей какого-л. гена упадет до нуля - всё, возродиться он уже не сможет.
Напротив, полный размер популяции не может так резко меняться - он ограничен ресурсами и т.д. А если численность популяции случайно упадет - возникнет изобилие ресурсов, и популяция начнет ЗАКОНОМЕРНО возвращаться к стабильному уровню.
Поэтому рано или поздно число носителей каждого гена случайным образом "доползет до нуля", и он сгинет. Останется лишь последний, чья численность будет равна размеру популяции - более стабильной величине.

[Влад]

Вот по моему интересная работа на эту тему.
http://www.dissercat.com/content/effektivnost-ochishchayushchego-otbora-v-genomakh-mitokhondrii-i-proteobakterii

Из неё правда следует вывод, что ясно что ничего не ясно.
     " 5.ВЫВОДЫ

1. Сравнение параметров молекулярной эволюции крупных и мелких млекопитающих, а также облигатных внутриклеточных и свободно-живущих протеобактерий показало повышенную скорость накопления слабовредных мутаций в малочисленных популяциях.

2. Сравнение параметров молекулярной эволюции эндосимбиотических и паразитических бактерий, а также плотности мобильных элементов у всех протеобактерий показало повышенную эффективность очищающего отбора в геномах с более высоким уровнем рекомбинации.

3. Сравнение эволюционно далеких митохондриальных и протеобактериальных геномов, показало более эффективный или, по крайней мере, не менее эффективный отбор в малочисленных и нерекомбинирующих митохондриальных геномах по сравнению с более многочисленными и рекомбинирующими геномами протеобактерий. Это ставит под сомнение существующие теории о постоянной и необратимой деградации митохондриального генома млекопитающих, приводящей к мутационному плавлению видов."

[Mr. Trilobite]

Вот по моему интересная работа на эту тему.
http://www.dissercat.com/content/effektivnost-ochishchayushchego-otbora-v-genomakh-mitokhondrii-i-proteobakterii

Из неё правда следует вывод, что ясно что ничего не ясно.

Хм...

Нас будет интересовать промежуточный класс мутаций: слабовредные мутации, которые, незначительно уменьшая приспособленность организма, всё ещё имеют шансы зафиксироваться в популяции...
Вероятность мутирования одного нуклеотида в ядерном геноме человека на поколение равна...
...на диплоидный геном, на поколение, получается 150 новых мутаций. ОКОЛО 2% НОВООБРАЗОВАВШИХСЯ МУТАЦИЙ ПОПАДАЕТ В НЕНЕЙТРАЛЬНЫЙ ОБЛАСТИ ГЕНОМА, а это значит, что у человека на геном на поколение появляются 1-3 новые слабовредные мутации...
Таким высоким темпом мутирвоания обладает не только человек но и все человекообразные обезьяны, характеризующиеся длинными поколениями (Keightley and Caballero 1997)...
Что же происходит с новыми мутациями? ...если темп мутирования равен двум новым вредным мутациям на геном на поколение, то доля организмов без вредных мутаций составит 0.135. При этом мутационный груз будет составлять 1 — 0.135, то есть 0.865 доля потомства, соответствующая организмам, имеющим по крайней мере одну новую мутацию, должна быть элиминирована каждое поколение для поддержания неизменного мутационно-селективного равновесия. Получается что для поддержании постоянной численности популяции (2 потомка доживших до половой зрелости на 2-ух родителей) необходимо производить как минимум 13 потомков, чтобы 2 из них оказались без мутаций и выжили. Реальная ли это цифра? Конечно, редко в каких случаях у человека или человекообразных обезьян рождается большое число детей, и до половой зрелости доживает в среднем намного большая доля потомства, чем 0.135. Когда же тогда и где элиминируются эти новые вредные мутации? Возможны два ответа.

1) Необходимо вспомнить об отборе на уровне оогенеза и сперматогенеза...
2) В качестве другого решения проблемы высокого мутационного груза у эукариот с большой продолжительностью жизни обсуждается возможность эпистатического взаимодействия мутаций (когда эффект двух мутаций больше чем прямая сумма эффектов двух мутаций) в рекомбинирующих геномах.

Это 2009 год. А это 2012 год:

http://antropogenez.ru/interview/542/

Как показано при анализе ДНК человека, каждый родитель передает своему ребенку примерно 100 вновь возникших мутаций.

"УЧЕНЫЕ РЕАБИЛИТИРОВАЛИ "МУСОРНУЮ" ДНК.  Генетики совершили открытие десятилетия, выяснив, что участки ДНК, ранее считавшиеся бесполезными, нужны для регуляции работы генов.

«Мы выяснили, что нужно почти 4 миллиона переключателей для того, чтобы управлять работой 21 000 генов, которые есть у человека», рассказал Брэдли Бернштейн, участник проекта ENCODE." http://mygenome.ru/news/670/

То, что "мусорная" ДНК - вовсе не мусор, а ДНК с неизученными пока функциями, ясно уже довольно давно и "Антропогенез" уже писал об этом...
До сих пор при изучении адаптаций к условиям среды и болезней  большее внимание  обращали на белок-кодирующие участки. Эти участки составляют всего 1% генома человека

Я в шоке   

[Влад]

Да не при креационистах будет помянуто, что мусорная ДНК совсем не мусорная.

[Влад]

Кстати, только благодаря этому механизму возникло само понятие "митохондриальной Евы" - в популяции пралюдей было много женщин, но по женской линии "победили" потомки одной (хотя ядерные гены других все же сохранились путем попеременного наследования сыновьям/дочерям).

Это я тоже к сожалению давно уже не понимаю. Женщины между собой не скрещиваются, поэтому победить друг друга в митохондриях не могут, кроме как в результате самостоятельной гибели оппонентов. Или что-то иное?

Я голосую за то, что есть и что-то иное.

[Дж. Тайсаев]

митохондрии это "паразиты", которые эволюционировали в симбионтов и потеряли возможность заражать хозяина кроме как половым путём через яйцеклетку-зиготу. Поэтому там идёт двухуровневая эволюция - через отбор внутри хозяина и через распространение в потомстве хозяина, точнее хозяйки. Насколько мне известно никаких заметных адаптивных преимуществ те или иные митохондрии не дают хозяину, а значит смотреть на это надо как на независимую эволюцию "паразитов", в которой люди не более чем носители, куклы, а митохондрии хайлайновкие кукловоды

[Влад]

, а значит смотреть на это надо как на независимую эволюцию "паразитов", в которой люди не более чем носители, куклы, а митохондрии хайлайновкие кукловоды

И вот находятся куклы, которые пытаются навязать кукловодам правила поведения.
Где и кем доказано, что эта зараза передаётся только "половым путём"?

Я уже приводил примеры с белыми медведями.
Митохондрии у них от бурой медведицы из Ирландии. А в ядерной ДНК белых медведей никаких следов гибридизации с бурыми не найдено.

Тем более никто не отрицает, что митохондрии могут передаваться соседним клеткам.
Вы спросите: "А как по соседству могут оказаться две клетки с очень даже разными митохондриями?"
Я уже в теме посвящённой химерам приводил ссылки на то, что стволовые клетки могут передаваться через молоко.

А может они могут передаваться и при каннибализме, или тем способом которым передаётся рак у сумчатых дьяволов.

[Eugene_rus]

А может они могут передаваться и при каннибализме

Хорошая шутка

[Влад]

А может они могут передаваться и при каннибализме

Хорошая шутка

Ну если через некипячённое молоко могут передаваться стволовые клетки.
То почему они не могут передаваться через питьё крови или поедание свежей живой плоти?
А если вспомнить, что данная тема даже не о стволовых клетках, а о "бактериях" живущих внутри клеток, то какие проблемы с заражением. Во всяком случае у животных
одного вида или близких видов
не должно быть с этим больших проблем.

[Eugene_rus]

А если вспомнить, что данная тема даже не о стволовых клетках, а о "бактериях" живущих внутри клеток, то какие проблемы с заражением.

В том-то и дело, что митохондрии передаются при делении клеток и всякое "заражение" просто исключено.

[Micr]

митохондрии это "паразиты", которые эволюционировали в симбионтов и потеряли возможность заражать хозяина кроме как половым путём через яйцеклетку-зиготу. Поэтому там идёт двухуровневая эволюция - через отбор внутри хозяина и через распространение в потомстве хозяина, точнее хозяйки. Насколько мне известно никаких заметных адаптивных преимуществ те или иные митохондрии не дают хозяину, а значит смотреть на это надо как на независимую эволюцию "паразитов", в которой люди не более чем носители, куклы, а митохондрии хайлайновкие кукловоды

Я почитал материал, который дал Влад, и там вроде бы протицированные выше рассуждения идут про ядерную ДНК, только потом переходят к митохондриям.

То есть, большинство мутаций новорожденного не могут быть случайными, потому что если все они будут случайными, то из-за общего количества мутаций вредных мутаций окажется так много, что они будут накапливаться в популяции независимо от ее численности, естественный отбор не сможет их отсечь, не порубив всю популяцию. А накопление вредных мутаций означает, что особи популяции будут все более и более больными генетически, пока не вымрут. Не ясно, как такая популяция может дать начало новым более совершенным видам, а других популяций нет, все должны быть одинаково больные.
Я правильно понял?

[Micr]

Я уже приводил примеры с белыми медведями.
Митохондрии у них от бурой медведицы из Ирландии. А в ядерной ДНК белых медведей никаких следов гибридизации с бурыми не найдено.

Влад, если Вас не затруднит, дайте пожалуйста ссылку на авторитетный источник с этой информацией. Я поднимал в другой теме вопрос о родстве современного человека и кроманьонца, о нем ведь судят по митохондриальным ДНК, но результатов не получил. Заранее спасибо ОГРОМНОЕ