Вот возник мутантный ген, у рыбы на голове выросло ребро, которым она ловит других рыб как на удочку
Однако такое орудие не вполне совершенно и скоро на конце появляется шарик, так лучше клюет
можно себе представить что шарик быстро изменит форму, достигнет оптимума, а потом стабилизируется
Вопрос вот в чем - есть какие-то биохимические механизмы, приводящие к тому, что новый ген наиболее подвержен мутациям, а уже устаканившиеся меньше
Другой вопрос - описаны ли какие-то термодинамические влияния того, что ген кодирующий признак, бесполезный в данной среде вновь становится более чувствительным к мутациям?
НЕТ
Цитата: sifadin от декабря 27, 2014, 20:06:40
...
Вопрос вот в чем - есть какие-то биохимические механизмы, приводящие к тому, что новый ген наиболее подвержен мутациям, а уже устаканившиеся меньше
Другой вопрос - описаны ли какие-то термодинамические влияния того, что ген кодирующий признак, бесполезный в данной среде вновь становится более чувствительным к мутациям?
Ответ по сути уже дан, тут ни убавить, ни прибавить нечего
Хотел кое-что спросить у ТС.
Вы в последнее время "Происхождение видов" не читали, случаем? Просто, я сейчас читаю, и меня периодически посещали такие мысли, но некоторые знания указывали на то, что всё же сие не так.
Самое близкое, что по теме мне известно, это темп мутирования
"вообще", о чём вскользь сказано, например, тут:
http://elementy.ru/news/432272
Тут, кстати, у меня вопрос к Вам
Питер.
Повышенная изменчивость каких-то признаков может быть связана с бОльшим числом распространённых в популяции аллелей некоего гена (так или иначе связанного с данным признаком), подверженности данного признака особо строгому ЕО или ещё с чем-то (быть может, комбинация факторов)?
Нет, к сожалению не читал Я скорее термодинамикой интересуюсь
Меня интересуют вопросы саоорганизации, есть гипотеза, положекния которой можно проверить изучая эволюцию
Я думаю, что будет работать комбинация факторов - которая будет зависеть от наследуемости признака. И в целом не будет универсального правила для любого признака.
Цитата: Питер от декабря 28, 2014, 10:47:37
Я думаю, что будет работать комбинация факторов - которая будет зависеть от наследуемости признака. И в целом не будет универсального правила для любого признака.
Понял. Благодарю.
Лично мне становится плохо, когда я не понимаю каких-то глубинных явлений. Потому вынужден выдумывать вульгарные модели.
Есть "строительный" ген, и есть "управляющий" ген. Так вот мутация в регулирующем гене - это изменение его способности включать и выключать строительный ген в зависимости от концентрации строй материала вблизи или на некотором удалении. Если отбор идет на пофигизм размера какого-то органа, то "заленивленный" управляющий ген будет выключать строительный ген при все больших и больших концентрациях.
Это не объяснение, а только рабочая модель, что бы не вводить всяких мудреных химических и даже бихимических "полей".
Цитата: Питер от декабря 27, 2014, 23:23:57НЕТ
не был бы так уверен - у мутаций же есть горячие пятна, которые зависит от укладки хроматина, формы изгиба ДНК, зависящей от пропорциональности нуклеотидов и наверняка ещё множества малопонытных факторв. если быстроэволюционирующий ген будет в результате транспозиции переброшен в одно из таких пятен или участок кодирующей его ДНК обретёт случайно форму, несколько менее благоприятсвующую активности ферментов репарации, что приведёт к горячему пятну мутации, то такие организмы могут получить приемущество перед другими тем что будут приспособливаться быстрее.
Уважаемый василий андреевич, доброго утра!
К сожалению, представленная Вами модель - этот не тот случай, о котором можно говорить отдельно. Вероятность его реализации не просто очень мала, она до крайности маловероятна. Механизмы, обеспечивающие стабильность генома, весьма многообразны и действуют они практически в любой момент времени. Чтобы Вы лучше представляли себе суть вопроса, давайте в нескольких словах попробуем описать процесс репликации ДНК.
Репликация инициируется не в любом произвольном участке молекулы ДНК, а в точно установленном месте, называемом сайтом инициации репликации или в более широком толковании, репликоном (эти два понятия не совсем одно и тоже, но для упрощения Вашего восприятия скажем пока именно так). Если пойти в описании дальше, необходимо будет вспомнить о механизмах, контролирующих количество актов инициации, так называемых механизмах контроля копийности (я, кстати, запланировал еще вернуться к ним по ходу нашей полемики, когда мы подробнее затронем тему различия геномов эу- и прокариот). Потом обязательно нужно будет упомянуть о репликационной вилке, в которой копирутся реплисома - набор ферментов, осуществляющий репликацию ДНК со скоростью, в среднем, до 100 000 пар нуклеотидов в минуту у прокариот и до 1000 — у эукариот.
Я разделяю пост на фрагменты, чтобы не жалеть об утерянном текстк в случае, например, отключения электроэнергии.
К вышесказанному добавлю, что вся ДНК кишечной палочки (4 х 10^6 п.н.) воспроизводится за 20 мин при 37°С, т.е. скорость репликации достигает 3000 п. н. в 1 секунду.
василий андреевич,
ключевая роль в составе реплисомы, специалистами в области генной инженерии отводится ферменту ДНК-полимеразе. А все происходит в следующей последовательности:
1. Специфичная хеликаза расплетает двойную спираль ДНК, разделяя полинуклеотидные цепи.
2. Так называемые дестабилизирующие белки выпрямляют участки отстающей дочерней цепи ДНК.
3. ДНК-топоизомераза разрывает фосфодиэфирную связь в одной из цепей ДНК, снимая напряжение, вызываемое расхождением цепей в репликационной вилке.
4. РНК-праймаза синтезирует затравочную РНК для отстающей дочерней цепи и для каждого фрагмента Оказаки.
5. ДНК-полимераза осуществляет непрерывный синтез лидирующей цепи и синтез фрагментов Оказаки отстающей цепи.
6. ДНК-лигаза сшивает фрагменты Оказаки после удаления затравочной РНК.
ДНК-полимераза осуществляет точное присоединение нуклеотидов к матричной цепи ДНК и включение их в растущую дочернюю цепь. Частота включения изменных нуклеотидов на этой стадии составляет 1*10^-5 пар оснований. Отбор необходимых нуклеотидов производится из числа нуклеозидтрифосфатов (АТФ, ТТФ, ГТФ, ЦТФ), присутствующих в кариоплазме. При этом перевод исходной формы такого основания в комплементарную приводит к тому, что появляется неспаренный 3'-ОН-конец растущей цепи ДНК. В этой ситуации включается механизм автокоррекции, осуществляемый тесно связанным с ДНК-полимеразой ферментом — редактирующей эндонуклеазой. Автокоррекция заключается в отщеплении ошибочно включенного в цепь ДНК нуклеотида, не спаренного с матрицей. Следствием коррекции является снижение частоты ошибок в 10 раз (с 10^-5 до 10^-6 п.н.).
Как то так, василий андреевич, в "2-х словах о механизмах репликации". Помимо перечисленных, в репарации ДНК участвуют еще многочисленные (свыше 3-х тысяч) эндонуклеарных рестриктаз, катализирующих реакцию гидролиза нуклеиновых кислот. При этом более 600 используются как коммерческие препараты. Есть еще экзонуклеазы, ДНК-репаразы (около 300 с изоформами).
С точки зрения количества и эффективности агентов, обеспечивающих стабильность ДНК, мутировавшему гену будет невероятно сложно проскочить сквозь сито ферментов, осуществляющих контроль над состоянием полинуклеодидной цепи, ее восстановление, редакцию... Таким образом, модель, предложенная Вами, из-за низкой вероятности реализации, по моему мнению, оказывается не очень подходящей для обсуждения. Это, скорее, экзотический сценарий.
С искренним почтением,
Nur.
О, уважаемый Limfil, доброе утро!
Пространственная организация генома в ядре и ее определяющая роль в регуляции экспрессии генов сегодня находятся на самом острие клеточной биологии.
Помню, лет 35 назад пытался найти русскоязычные материалы на эту тему, которых практически не было, за исключением коротких ссылок на устаревшую концепцию хромосомных территорий Бовери. А сегодня... Одна проблема изучения пространственной деконденсации хромосом чего стоит, особенно - в связи с постмитотической дифференциацией клеток. Это вообще отдельная тема, но не думаю, что обсуждение ее отдельных положений будет принято за отклонение от содержания этой. Если Вы полагаете примерно так же, можем коснуться проблемы связи архитектуры хроматина в ядре и вероятности возникновения мутаций...
Nur.
Уважаемый Nur!
А не прослеживаются ли участки хроматина более других предпочтительные для цитидиндеаминазы? Что Вы скажите о мутагенезе в пролимфоцитах круглоротых?
По моему скромному мнению, если есть сверхконсервативные участки ДНК, то должны быть и гепервариабельные. Кстати, организмы, поставляющие новые гены в эти участки (транспозонами, или длиной некодирующих последовательностей), для оптимизации, получили бы не плохое конкурентное преимущество, т.е. до формирования многофакторной функциональной нагрузки на этот ген.
Уважаемый Vladimirkox, добрый вечер!
Это вы про RNA-editing?
Про мутагенез в пролимфоцитах пока ничего не скажу, нужно почитать специально... Самое близкое - эволюционное сравнение лимфобластоидных клеток разных видов приматов и то вкратце, в связи с хромосомными территориями. Это, вероятно, каким-то образом сказывается на гемопоэзе?
Полиморфизм участков ДНК (если Вы именно о нем) связан с высокополиморфными нуклеотидными последовательностями, содержащими короткие тандемно повторяющиеся блоки. Гипервариабельные рестрикционные участки имеют практическое значение и используются в ДНК-фингерпринтировании.
Кстати, дуальность присуща и ядерной архитектуре. Гетерохроматин здесь локализуется на ядерных ламинах и наблюдениями над поведением генов в периферическом субкомпартменте было подтверждено, что ядерная периферия – это репрессирующая окружающая среда для транскрипции, и, наоборот, внутренняя часть ядра - компартмент для транскрипционной активности.
Лично для меня такие данные очень важны, поскольку позволяют предположить, что компартментализованность зон транскрипционной активности хромосом эукариот менялась в процессе эволюции вместе с увеличением значения центральной части ядра. В качестве гипотезы можно выдвинуть идею об аналогии этого процесса увеличению физической плотности ядра звезд и развить ее вплоть до создания аналогии главной последовательности.
Цитата: Vladimirkox от января 02, 2015, 18:52:46
По моему скромному мнению, если есть сверхконсервативные участки ДНК, то должны быть и гепервариабельные.
Цитата: Nur от января 02, 2015, 09:16:54
С точки зрения количества и эффективности агентов, обеспечивающих стабильность ДНК, мутировавшему гену будет невероятно сложно проскочить сквозь сито ферментов, осуществляющих контроль над состоянием полинуклеодидной цепи, ее восстановление, редакцию...
Любезный Нур, это, конечно, очень мило с Вашей стороны, что заставили меня на час разбираться с метилированием, но я почему-то очень быстро "свалился" на картинки с удильщиками из наводки топикстартера.
Уж простите, но пока смотрел на экзотических рыбешек, подумал, что кабы мы по-братски любили не молочко коров, а, скажем, холодец из говяжьих хвостов, то наверняка бы вывели мычастую змеюгу.
Да, я согласен, что геном (и регулирующая "свита") - это прежде всего защита от изменчивости. Но по факту ИО имеем эдакий Ламаркизм наоборот. Мы вовсе не тренируем орган, гипертрофию которого стараемся вызвать, мы просто создаем условия выживания для той линии особей, которые снабжают этот орган "излишествами", отбираемыми у иных органов.
И если спинной плавник окунеобразных, спустившихся на глубины вредит выживанию, то этот плавник (из экономии) должен редуцировать. Однако он не редуцировал полностью, возможно потому, что редукция шла постепенно и передний шип плавника никак не мешал выживаемости. А раз не мешал, то и рос и развивался "преадаптируясь" в нечто характерное. Посадить же на его кончик сообщество флюоресцентных бактерий - это уже эволюция бактерий на том месте, которое колышется и где кормят. Кстати, среди этих глубоководных чертеняг есть уже не с шипами вместо плавника, а вооще бес знает с чем и вроде вовсе не нужных, но может и не мешающих.
Но первично - что мешает выживанию, то редуцирует пропорционально "мешанию". А если не мешает и не способствует, то возможна и активация роста до тех пор, пока вредить не будет (эдакий закон сохранения ;) ). Просто я не вижу иного способа, что бы избавиться от градуализма.
василий андреевич,
Вы совершенно правы, грамотно вернув "долг" (я про призыв не увлекаться оффтопом). А то меня бы понесло уже на эпигенетику и транспозицию...
Вот вернулись на стезю, обозначенную темой и постараюсь продолжить в этом духе. Когда-то очень давно все предполагал, что в периферийных частях клеточного ядра должны располагаться участки хроматина, в которых преимущественно локализованы генетические "инновации", а эволюционно более "старые" гены должны находится ближе к центру, где вероятность мутаций все же снижена. При всей наивности такого предположения, явление компартментализации содержимого ядра дает представление о том, что репрессия транскрипции в ядерной периферии, детерминированная пространственно, может быть связана с необходимостью выключить из действия какой-либо внове мутировавший ген и, возможно, существуют специфические биохимические процессы, которые позволяют обойти это ограничение. Например, посредством миграции прежде «репрессированного» локуса хроматина ближе к центру ядра.
Если бы это было так, то аналогия между клеткой и таким космическим объектом, как звезда, была бы весьма полной. Конструктивно и там, и там в наличии плотное ядро - физически плотное у звезды и у клетки в плане плотно упакованного вещества, содержащего генетическую информацию. Ядро, в свою очередь, также обладает градиентом плотности. По этой аналогии, в центре ядра клетки концентрированы так называемые кодирующие последовательности. Окружающий центр ядерный матрикс канализирован и представляет из себя высокоорганизованную хроматиновую сеть, связывающую между собой отдельные хромосомные территории и сопряженный с ней межхроматиновый компартмент. Сами хромосомные территории имеют губчатую структуру, вследствие чего регуляторные белки проникают внутрь хромосомных территорий, а РНП-частицы диффундируют от мест синтеза в каналы и лакуны компартмента (интерхроматиновый домен).
У круглоротых и челюстных гипервариабельность антигенсвязующих центров достигается разными способами.
http://elementy.ru/events/429128?page_design=print
http://elementy.ru/news/430576
ЦитироватьПолиморфизм участков ДНК (если Вы именно о нем) связан с высокополиморфными нуклеотидными последовательностями, содержащими короткие тандемно повторяющиеся блоки.
Я о нём, но вероятно, одними тандемными последовательностями не получится обьяснить различия в интенсивности накопления полиморфизма на различных генетических копиях.
ЦитироватьГетерохроматин здесь локализуется на ядерных ламинах и наблюдениями над поведением генов в периферическом субкомпартменте было подтверждено, что ядерная периферия – это репрессирующая окружающая среда для транскрипции, и, наоборот, внутренняя часть ядра - компартмент для транскрипционной активности.
Не дадите ли ссылку, а то у меня по этому вопросу пробел в образовании. Получается, что выпетливание во внутреннею часть ядра будет сталкиваться с серьезными стерическими ограничениями? Т.е. эухроматин разных хромосом будет "толкаться", там-то воды не так уж много...
Уважаемый Vladimirkox, доброго Вам утра!
На мой личный взгляд, один из лучших материалов, компактно обобщающий представления о геноме и касающийся (именно касающийся) хромосомных территорий, это:
Патрушев Л.И. Проблема размера генома эукариот. / Патрушев Л. И., Минкевич И. Г. // Усп. Биол. Хим. – 2007. – т. 47: 293 – 370.
Эта же работа находится в свободном доступе в сети:
http://www.inbi.ras.ru/ubkh/47/Patrushev.pdf
Более развернуто о хромосомных территориях можно найти в многочисленных работах Cremer T., Cremer M., например, Cremer T. Chromosome territories. / Cremer T., Cremer M. // Cold Spring Harb Perspect Biol. – 2010.- Vol. 2. - № 3.
Более популярно о пространственной архитектуре хроматина – в монографии: Разин С. В. Хроматин: упакованный геном. / Разин С. В., Быстрицкий А. А. // монография. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний. – 2009. – 176 с.
Еще один популярный материал, также доступный в сети - Рубцов Н. Б. Хромосома человека в четырех измерениях. / Рубцов Н.Б. // Природа. – 2007. - №8, ссылка: https://www.ras.ru/publishing/nature.aspx
Потом найти соответствующий номер издания, статья Николая Борисовича Рубцова – первая в номере.
Vladimirkox,
лично мне модель, согласно которой активно транскрибируемые участки хроматина локализуются в центре ядра - нравится больше, однако есть и альтернативная интерпретация. Это так называемая модель "сhannels model", "модель каналов". Она не налагает ограничений на позиции активных генов, а обосновывает существование розетковидных кластеров репликонов, связанных с ядерным матриксом через точки инициации репликации и диспергированных внутри хромосомных территорий, а не только на их поверхности.
Я бы с удовольствием убедился, что различные модели организации и упаковки хроматина последовательно доминировали в процессе эволюции, но пока материалов на этот счет не встречал...
Здравствуйте уважаемый Nur!
Извините, что немножко уйду в оффтоп.
Известно, что описание рекурсивного алгоритма формирования фрактала экономит место на носителе информации, по сравнению с матричным описанием формы, этим воспользовались создатели фильма "Парк Юрского периода", сэкономив свой труд и декорации. Понятно, что ресурсы для формирования следующего поколения особей приходится экономить, и длину собственного ДНК в том числе.
Однако, записать фрактал в ДНК проще http://chaos.in.ua/news/yadro-kletki-fraktal
http://polit.ru/article/2013/03/23/anons_nechaev/ , чем избавиться от него. Это может помочь дополнительному обоснованию теории функциональных систем от П.К.Анохина, объясняя инвариантность свойств ФС при изменениии масштаба (уровня организации живой материи).
Интересная ситуация возникнет если в системе будут действовать два и более алгоритма, способных сформировать фракталы, строгая упорядоченность будет замаскирована наблюдаемым хаосом. Понятно, что хаос будет усугубляться непредсказуемыми воздействиями извне. Тем не менее, выявив несвязанные алгоритмы формирования фракталов можно существенно облегчить задачу по мировосприятию.
Большое спасибо за рекомендованную литературу. Однако, её изучение потребует времени, а потому беру тайм-аут.
P.S.
ЦитироватьЭто так называемая модель "сhannels model", "модель каналов".
Вот её-то я и считал общепризнаной.... как всё зыбко в окружающем мире ???.
Поскольку интерхроматиновый домен берет начало от ядерных пор, то понятно, что по этим каналам осуществляется транспорт продуктов ядерного синтеза в цитоплазму при посредстве белков типа экспортинов (транспортинов). Алгоритм транспорта субстратов из ядра в цитоплазму, например, можно описать следующим образом:
1. В донорном компартменте (то есть том, откуда субстрат транспортируется) происходит образование комплекса груз/транспортины.
2. Этот комплекс заякоривается на белках ядерной поры и транслоцируется через нее в акцепторный компартмент (в тот, куда груз должен попасть).
3. За этим следует диссоциация комплекса с высвобождением груза.
4. Транспортины ретранспортируются в донорный компартмент.
Все это, до некоторой степени, напоминает акты поглощения/переизлучения фотона в звезде и их перенос к внешним слоям. При этом считается, что фотонный газ всегда вырожденный. Полагаю, что поток м-РНК также можно назвать вырожденным, поскольку м-РНК являются продуктом сплайсинга, в котором из пре-мРНК удаляются интроны и зрелая м-РНК, в зависимости от модификаций, предположительно может характеризоваться более низкими энергиями состояний.
Пока весь "этот механизм" похож на построение эпициклов, работающих в "бесконечном" иерархическом состоянии уровней организации генома. При этом микро-РНК организуют взаимодействия между "рабочими контурами".
Допустим, есть рабочий ретро-участок-ген, защищенный от мутаций "высоким энергетическим барьером" или, как Вы выразились, Нур, убравшийся в центр ядра. Аналогия при этом говорит, что для достижения этого потенциального минимума необходимо вытолкнуть потенциально мобильные гены. И именно эти вытолкнутые гены, воспринимающие на себя наибольшее влияние клеточной среды, реагируют активацией наиболее мобильно, пластично, так сказать.
А если подпустить сюда фононную теорию взаимодействия внутри кристаллов? Органический кристалл (или квазикристалл) - это чередование областей хаоса. Фонон, объединяющий "кристалл-ген" и вырвавшийся из решетки, рассеется в хаотической части генома, тем самым возбудив ее к перестройке. Тогда получится, что ретро-(как бы кристаллические) участки генома обладают высокой способностью, прореагировав, выбрасывать отработанный квант в виде фонона в хаотическую пластику. И именно эта пластика и есть "регулирующая свита" в составе генома, и именно "свита" воспринимает множество квантов-фононов, выброшенных из разных ретро-генов.
Тогда выходит, что старение организма - это заленивливание ретро-генов, допустим, через теломеры, а если такое заленивливание не срабатывает, то высок риск возникновения раковой опухоли.
Заленивливание при этом означает проводник фононов без реакции на них.
Цитата: Nur от января 03, 2015, 07:32:23
Уважаемый Vladimirkox, доброго Вам утра!
На мой личный взгляд, один из лучших материалов, компактно обобщающий представления о геноме и касающийся (именно касающийся) хромосомных территорий, это:
Патрушев Л.И. Проблема размера генома эукариот. / Патрушев Л. И., Минкевич И. Г. // Усп. Биол. Хим. – 2007. – т. 47: 293 – 370.
Эта же работа находится в свободном доступе в сети:
http://www.inbi.ras.ru/ubkh/47/Patrushev.pdf
Более развернуто о хромосомных территориях можно найти в многочисленных работах Cremer T., Cremer M., например, Cremer T. Chromosome territories. / Cremer T., Cremer M. // Cold Spring Harb Perspect Biol. – 2010.- Vol. 2. - № 3.
Более популярно о пространственной архитектуре хроматина – в монографии: Разин С. В. Хроматин: упакованный геном. / Разин С. В., Быстрицкий А. А. // монография. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний. – 2009. – 176 с.
Еще один популярный материал, также доступный в сети - Рубцов Н. Б. Хромосома человека в четырех измерениях. / Рубцов Н.Б. // Природа. – 2007. - №8, ссылка: https://www.ras.ru/publishing/nature.aspx
Потом найти соответствующий номер издания, статья Николая Борисовича Рубцова – первая в номере.
Уважаемый Nur!
Большое спасибо за информативную литературу.
В последней статье из списка упоминалось об использовании четвертого измерения, времени, для описания работы хромосомы. Нет ли у Вас данных о динамических характеристиках процесса выпетливания фибрил в межхромосомное пространство?
Очень понравилось про формирование С-парадокса в экстремальных условиях, я уже встречал нечто похожее (http://lamcdn.net/lookatme.ru/post_image-image/IAZ2f67N5B_D-IyvL2Wx4w-article.jpg) http://www.lookatme.ru/flow/posts/art-radar/60122-fraktalyi
Цитата: sifadin от декабря 27, 2014, 20:06:40
Другой вопрос - описаны ли какие-то термодинамические влияния того, что ген кодирующий признак, бесполезный в данной среде вновь становится более чувствительным к мутациям?
А Вы не могли бы чуть "подрасшифровать" нафига возник такой вопрос? Очень подозреваю, что Вы еще не готовы сформулировать какую "друндуковину" ищете.
http://commonfund.nih.gov/4Dnucleome/index
Интересный проект.
Цитата: Nur от января 02, 2015, 09:51:22
Одна проблема изучения пространственной деконденсации хромосом чего стоит, особенно - в связи с постмитотической дифференциацией клеток. Это вообще отдельная тема, но не думаю, что обсуждение ее отдельных положений будет принято за отклонение от содержания этой. Если Вы полагаете примерно так же, можем коснуться проблемы связи архитектуры хроматина в ядре и вероятности возникновения мутаций...
митотическое тут скорее будет уже детерминация клеток в онтогенезе. но к связи архитектуры ядра и уровня мутаций это отношение явно имеет.