Tehnologija slijedanja DNA pomaže znanstvenicima da pronađu odgovore na pitanja koja stoljećima muče ljude. Kartiranjem životinjskih genoma dobivamo bolje razumijevanje kako je žirafa dobila svoj dugi vrat i zašto su zmije toliko dugačke. Sekvenciranje genoma omogućava nam da usporedimo i usporedimo DNK različitih životinja i shvatimo kako su oni evoluirali i postali ono što su postali.
Ali ponekad se suočimo s misterijom. Čini se da genomi nekih životinja ne uključuju određene gene koji se pojavljuju kod drugih sličnih vrsta i moraju biti prisutni da bi životinje bile žive. Ti geni koji naizgled nedostaju nazvani su "tamnom DNK". Njegovo postojanje može promijeniti naše razumijevanje evolucije.
Znanstvenici pod vodstvom Adama Hargreavesa sa Sveučilišta Oxford po prvi su se put susreli s tim fenomenom tijekom sekvenciranja genoma pješčanog štakora (Psammomys obesus), vrste jurca koja živi u pustinji. Konkretno, željeli su proučiti gelove gebila povezane s proizvodnjom inzulina kako bi shvatili zašto je ova životinja posebno osjetljiva na dijabetes tipa II.
Kada su pretražili gen Pdx1, koji kontrolira izlučivanje inzulina, otkrili su da nedostaje inzulina, zajedno s 87 drugih gena koji ga okružuju. Neki od tih nestalih gena, uključujući Pdx1, vitalni su i životinja ne može preživjeti bez njih. Gdje su?
Prvi trag bio je da su u nekoliko tkiva tijela pješčanog štakora znanstvenici pronašli kemijske proizvode koji bi se mogli pojaviti u skladu s "uputama" gena koji nedostaju. To bi bilo moguće samo ako bi negdje u genomu bili prisutni geni. A to bi značilo da oni nisu nestali, već su jednostavno nestali.
DNK sekvence ovih gena vrlo su bogate gvaninom i citozinom, dvije od četiri "bazne" molekule koje čine DNA. Znamo da sekvence bogate citozinom i gvaninom stvaraju probleme kod nekih metoda sekvence DNA. I postaje vjerojatnije da su geni koje smo tražili bili na mjestu, ali ih je teško pronaći. Zbog toga smo taj skriveni niz nazvali "tamna DNK" kao referenca na tamnu tvar, koja čini 25% svemira, ali koju ne možemo pronaći.
Proučavajući genom pješčanih štakora, otkrili smo da je u njegovom dijelu, posebno, bilo mnogo više mutacija nego u genima drugih glodavaca. Svi geni u ovom korijenu mutacija bili su s DNA bogatom citozinom i gvaninom i mutirali su do te mjere da ih je bilo teško otkriti standardnim metodama. Pretjerana mutacija često zaustavlja gen u radu, ali nekako geni pješčanog štakora i dalje igraju svoju ulogu unatoč radikalnoj promjeni u slijedu DNK. Ovo je vrlo težak zadatak za gene. To je poput pjevanja "Katyusha" koristeći samo samoglasnike.
Ova vrsta tamne DNA prethodno je pronađena u ptica. Znanstvenici su otkrili da 274 gena "nema" u trenutno sekvenciranim ptičjim genima. Među njima je i gen za leptin (hormon koji regulira energetsku ravnotežu), koji znanstvenici nisu uspjeli pronaći dugi niz godina. Opet, ovi geni imaju izuzetno visok sadržaj citozina i gvanina, a njihovi se proizvodi nalaze u tkivima tijela ptica, čak i ako se sami geni ne nalaze u genomskim sekvencama.
Promotivni video:
Zraka svjetlosti u tamnoj DNK
U većini udžbenika postoji definicija iz koje proizlazi da se evolucija odvija u dvije faze: mutaciju prati prirodni odabir. Mutacija DNA uobičajen je i neprekidan proces koji se događa potpuno slučajno. Prirodni odabir određuje kroz koje mutacije treba proći, a koje ne, obično ovisno o rezultatu koji su pokazali u procesu reprodukcije. Ukratko, mutacija stvara varijaciju u DNK organizma, a prirodna selekcija odlučuje hoće li ga zadržati ili odbaciti, i tako se događa evolucija.
Ali džepovi visokih mutacija u genomu znače da geni na određenim mjestima imaju veće izglede za mutiranje od drugih. To znači da takva žarišta mogu biti podcijenjeni mehanizam koji također može odrediti tijek evolucije. To znači da prirodna selekcija možda nije jedina pokretačka snaga. Do sada je izgleda da je tamna DNK bila prisutna u dvije različite i uobičajene vrste životinja. Ali još uvijek nije jasno koliko je raširena. Mogu li u genima svih životinja sadržavati tamnu DNK, a ako ne, što će jubile i ptice biti tako jedinstvene? Najzanimljivija zagonetka bit će otkrivanje kakav je utjecaj tamne DNK imao na evoluciju životinja. U primjeru pješčanog štakora, fokus mutacije možda je doveo do prilagodbe životinje na pustinjske uvjete. Ali s druge strane mutacije mogu bitidogodilo se tako brzo da prirodna selekcija nije mogla djelovati dovoljno brzo da eliminira sve štetno u DNK. Ako je to slučaj, štetne mutacije mogu ometati opstanak pješčanog štakora izvan njegovog trenutnog pustinjskog okruženja. Otkriće tako neobičnog fenomena definitivno postavlja pitanja o tome kako se genom razvija i što nam može nedostajati u postojećim projektima sekvenciranja genoma. Možda bismo se trebali okrenuti i pobliže pogledati.i ono što smo možda propustili u postojećim projektima sekvenciranja genoma. Možda bismo se trebali okrenuti i pobliže pogledati.i ono što smo možda propustili u postojećim projektima sekvenciranja genoma. Možda bismo se trebali okrenuti i pobliže pogledati.
Ilya Khel
