torstai 21. maaliskuuta 2013

Hyödylliset mutaatiot vaativat tarkan ajoituksen


Harvardin yliopistossa tehdyn tutkimuksen mukaan hyödylliset mutaatiot saattavat olla yleisempiä kuin on tähän asti luultu, mutta niiden täytyy syntyä juuri oikeaan aikaan ollakseen menestyviä. Tutkimus on julkaistu Genetics-tiedelehdessä.

  Eliö- ja evoluutiobiologian apulaisprofessori Christopher Marxin tutkimus osoittaa, että vaikka hyödylliset mutaatiot saattavat olla luultua yleisempiä, niin niiden täytyy syntyä juuri oikeaan aikaan ollakseen menestyviä. (Kuva: Stephanie Mitchell)

Eliö- ja evoluutiobiologian apulaisprofessori Christopher Marx sanoo, että hyödylliset mutaatiot saattavat olla yleisempiä kuin on uskottu, mutta useimmat niistä eivät jää populaatioon, koska ne eivät ilmaannu otollisella hetkellä.

"Paremmaksi tuleminen ei ole niin vaikeaa. Mutta, juju on siinä, että hyvänä oleminen ei vielä riitä," Marx kertoo. "Minkä tahansa mutaation fiksaatio (being a winner) on epätodennäköistä, koska se voi monella tapaa hävitä. Se on raakaa peliä."

Alun perin Marxi tarkoituksena oli tutkia, kuinka Methylobacterium extorquens on kehittänyt epätavallisen kykynsä syödä metanolia ja tuottaa formaldehydiä. Tätä varten Marx muokkasi geneettisesti bakteerin metaboliaa toisenlaiseksi.

Uusi metaboliareitti oli kuitenkin liian raskas bakteerille, jolloin bakteerin oli pakko kehittää keinoja vähentää tätä taakkaa. Tämä tapahtui vähentämällä uuden metaboliareitin geenien ilmentymistä tai uusien geenien määrää.

Kuitenkin kolmas vaihtoehto kiinnitti Marxin huomion. Marx oli siirtänyt uuden metaboliareitin geenit bakteeriin plasmidien avulla. Joissakin tapauksissa mutaatioiden seurauksena plasmidi liittyi osaksi bakteerin genomia.

Tutkimuksessa oli kahdeksan bakteeripopulaatiota, mutta plasmidin liittyminen genomiin tapahtui vain kolmessa populaatiossa. Tämä mutaatio kasvatti bakteerin kelpoisuutta (fitness) 20 %. Näissä populaatioissa tapahtui myös muita hyödyllisiä mutaatioita. Joissakin bakteerikannoissa nämä mutaatiot tapahtuivat aikaisemmin ja toisissa myöhemmin.

Marxin mukaan havainnot osoittavat, että hyödyllisten mutaatioiden on tapahduttava juuri oikeaan aikaan, jotta niistä tulisi menestyviä.

"Tämä menetelmä on vain yksi tapa estää näiden geenien ilmentyminen," Marx selittää. "Kun olet korjannut ongelman se ei enää vaivaa. Joissakin toisissa bakteerikannoissa bakteeri käytti erilaisia mutaatioita geenien vaimentamiseksi, niinpä sille ei olisi ollut hyötyä plasmidin liittämisestä genomiin. Useimmiten bakteerit käyttivät toisenlaista mutaatiota vieraan metaboliareitin pysäyttämiseen."

Toisissa tapauksissa mutaation menestys riippui siitä, olivatko ne yhteensopivia aikaisempien mutaatioiden kanssa. Yhteensopivuus lisäsi niiden menestystä. Mutta väärään aikaan tapahtuneet mutaatiot eivät menestyneet.

Marxin mukaan tutkimus antaa uutta tietoa luonnon valinnasta, koska se osoittaa, että harvinaisina pidettyjä hyödyllisiä mutaatioita tapahtuukin melko usein. Toisaalta ne voivat myös helposti hävitä.

"Miljardin bakteerin populaatiossa voi helposti olla satoja tai jota tuhansia hyödyllisiä mutaatioita, mutta me yleensä havaitsemme vain voittajat. Näiden mutaatioiden erikoislaatuisuus auttoi niiden löytämisessä... ja ymmärtämään, että nämä mutaatiot ovat paljon oletettua yleisempiä."

Kehitysopin kritisoijat, kuten vaikkapa karvakuono, eivät voi enää väittää, että hyödyllisiä mutaatioita ei ole tai että ne ovat harvinaisia. Tässä nimenomaisessa tapauksessa bakteerissa tapahtui useita erilaisia hyödyllisiä mutaatioita, joiden avulla se sai vaimennettua geenit, jotka aiheuttivat sille turhaa metabolista painolastia.

Pallo jalassa hidastaa etenemistä. Jos siitä pääsee mutaation avulla eroon, niin silloin mutaatio on hyödyllinen.

Tämä tutkimus ei kuitenkaan osoita, että hyödylliset mutaatiot voisivat tuottaa bakteerille uusia toimintoja tai rakenteita. Tai sitä, että palloa raahaava jalka voisi syntyä hyödyllisten mutaatioiden seurauksena.


Lähde:

http://news.harvard.edu/gazette/story/2013/03/when-timing-is-everything/

Ei kommentteja:

Lähetä kommentti