J. Ellenberg
"Как да не се бърка." Глава от книгата

Г. Deutsch
"Структура на Reality: Науката за паралелни вселени". Глава от книгата

Власов
Вкаменената горите на щата Аризона

Н. Karpushina
съкровище геометрия

Н. Semak, A. Ковальов, A. Павлов, А. Федотов
Когато магнитното поле се изпълнява?

P. Пробите
"Невероятни истории за различни същества." Глава от книгата

Б. Druzhinin
Пътуване по елементи в зоологическата градина №1

К. Postnov
Бързо радио избухва: ключът към загадката

Н. Резник
Пътят до работа - начин да артрит

Гаврилов
Как хората използват зимуващите птици

Фиг. 1. Схема на експеримента. Експериментите се състоеше хаплоидна, диплоидни и тетраплоид дрожди (показано като овал с една, две и четири черни ленти). Всяко морско образува популация от клетки, маркирани синьо (ОПР) и жълт (YFP) флуоресцентен протеин, в съотношение 1: 1. след популации бяха култивирани в враждебна среда в ямките на плаките. Въпреки това, няколко ямки със средата бяха оставени необитаеми за увереност, че случайни прехвърлянето от една добре друга клетка не се случи. Всеки ден на населението са били прехвърлени в свежа среда. Съотношението на жълто и синьо клетки се наблюдава всеки ден чрез поточна цитометрия (флоуцитометрия). Графиките отдясно показват динамиката на дела на жълтите клетки в хаплоидни, диплоидни и тетраплоида население (черно. Червени и сини линии). Силно отклонение от линията на първоначалното ниво на 50% показва, че населението като че ли полезна мутация, която започна да подкрепят избора. Фактът, че разпределението на тетраплоида полезни мутации започва по-рано от диплоидния и хаплоиден, показва, че първата мутация със силен положителен ефект се проявява по-често. Образът на статията в процес на обсъждане в природата

Еволюционна експеримент, проведен от американски биолози показа, че тетраплоидни на дрожди (четири хромозомните наборите, 4N) да се адаптират към неблагоприятни условия на по-бързо от диплоидни (2N) и хаплоидни (1N). Повишена скорост тетраплоидна адаптация е предвидено, от една страна, по-висока честота на поява на полезните мутации, а от друга - на факта, че една и съща мутация често е по-полезно да се тетраплоида от диплоидния и хаплоидни. По-специално, за придобиване на допълнителни копия на хромозомите или тяхната загуба (анеуплоидия) често увеличава годността на тетраплоидна, докато диплоиден и хаплоиден производство същата промяна не се ползва. Очевидно е, че наличието на допълнителни копия на генома във всяка клетка участва ограничения върху адаптивната еволюция, и осигурява по-голяма свобода за еволюционния "търсенето".

Полиплоидия (кратно увеличение на броя на хромозомите в клетката) е широко разпространен в природата, но неговата еволюционна роля не се разбира много добре. Очевидно е, че той има своите плюсове и минуси. Очевидните недостатъци са разходите на енергия за репликацията на "Екстра" хромозомите. Полиплоидни осигурява по-интензивно синтеза на протеини и обикновено корелира с увеличаване на размера на клетки и организми, които могат да бъдат изгодно при някои обстоятелства и вредно в други. Освен това, полиповидни ефективно маски рецесивните вредни мутации, не им позволява да се появи в фенотип. Това може да бъде полезно в краткосрочен план, но вредно в дългосрочен план, защото ако вредни мутации не са включени в фенотипа, изборът не може ефективно да ги отхвърля, и те бързо ще се натрупват (генетичен товар ще расте). Въпреки това, както се променят условията на някои от натрупаните вредни мутации могат да бъдат полезни. Така полиплоидни може да повиши риска от дегенерация на генетичния и еволюционно пластичност. С избора на полезни мутации в ПОЛИПЛОИД всичко не е ясно: доминиращите полезните мутации могат те ще се натрупват по-ефективни (ПОЛИПЛОИД не попречи на избора, за да ги подкрепят, и да възникне, те ще бъдат по-вероятно, защото на геномни копия във всяка клетка повече), но натрупването на рецесивен полезно мутации, а напротив, ще има проблеми.

Известно е също така, че увеличаване на плоидността може да доведе до геномна нестабилност: механизми на митоза и мейоза започват да се провали, което води до нарушения на разпределение хромозома на дъщерни клетки. Резултатът е aneuploids. Освен това, хромозоми може да се разкъса, промени порции и др Отново, това може да има двоен ефект: .. От една страна - заплахата от генетичен дегенерация, от друга страна - увеличаване еволюционен пластичност (повече материал за селекция).

По време на експеримента, тетраплоида популации са се адаптирали към храненето рафиноза много по-бързо от диплоидния и хаплоидни. По този начин, увеличението на броя на копията на генома може, поне в някои случаи могат да увеличат еволюционен потенциал на организми. Това е основният резултат от експеримента.

Цялата секвениране на генома на представители на 74-експериментални групи от населението разкри 240 нови мутации (единичен нуклеотидни замествания и малки вмъквания или изтривания) и хаплоидни линии за 250 поколения заби в средно по 2,05 мутации в диплоидния - 2,87, от тетраплоидна - повече от всеки друг: 4.5.

Уникална характеристика на тетраплоида население оказа голям брой големи хромозомни преустройства и номер на копието промени в отделни хромозоми. Почти всички от тетраплоидна линия след 250 поколения еволюция анеуплоидия, което означава, че броят на копия на най-малко една хромозома (всичките 16 хромозоми в дрожди в хаплоиден набор) те се различават от оригиналния четири. Много линии са загубили значителна част от "излишъка" на хромозомите, до точката, че някои клонинги са станали почти диплоидни. Докато други са закупени допълнителни (пети и дори шести) копия на някои хромозоми, често - 13-ти. В диплоидни и хаплоидни население подобно нещо се е случило: края на един еволюционен експеримент сред тях и не добавяйте анеуплоидия.

Подобни експерименти са проведени с точкова мутация, замяна на единична аминокиселина в протеин SNF3 на. Тази мутация (негов символ SNF3-G439E) загнездила в много експериментални групи от населението. Както се оказа, това помага да оцелеят на рафиноза мая с всеки плоидията (1N, 2N или 4К), но е два пъти по-полезно, отколкото тетраплоидна диплоиден и хаплоиден производство (фиг. 2, долния ляв панел). Положителният ефект от мутацията е доминиращ: диплоиден и достатъчно, за да имат тази мутация само в една от двете (или четири) копия на хромозома тетраплоидна, така че тя се проявява напълно. Така в средата на глюкоза позволява тази мутация има малък ефект върху инструмента (фиг. 2, долния десен панел).

Фиг. 2. Същата мутация може да има различно въздействие върху годността зависимост от плоидността. Двете най Графиките показват пригодността на диплоидни и тетраплоидни щамове (съответно сини и червени точки) в враждебна среда с рафиноза (вляво графика) и благоприятна среда с глюкоза (дясна графика). 2N, 4N - контролира диплоидни и тетраплоидни щамове; 2N + CHR. XIII, 4N + CHR. XIII - същите щамове с допълнителен екземпляр от 13 хромозома. Долните два Графиките показват годността на дрожди с различен плоидията, в зависимост от това дали те SNF3-G439E мутация. Фигура на обсъжданата статията в природата

Ето защо, в експеримента разкри еволюционен предимство тетраплоидна не може да бъде напълно обяснява с ниската си първоначална фитнес. Очевидно, ПОЛИПЛОИД, поне в някои случаи, всъщност увеличава еволюционен пластичност и адаптивност. Този ефект може да бъде краткосрочно и самостоятелно ПОЛИПЛОИД състояние - преходно. След целия геном дублиране организми могат да се развиват бързо и ефективно за известно време по пътя губи тези излишни гените и хромозомите.

Разбира се, ако морското маята не деактивирате възможността за изкуствено сексуална процес, резултатите ще се оказаха различни. Например, анеуплоидия, безвреден, а понякога дори полезно за безполово организми, създава затруднения по време на мейозата, тъй като не всички aneuploids хромозоми могат да намерят хомоложни двойка. Поради това, наличието на полово размножаване анеуплоид състояние не може да се поддържа (у безполов - Може). Но може би сегашната мода за експерименталното изследване на еволюцията на безполово население е оправдано: има смисъл да се по-добре се справят с това по-прост случай, преди да се обърне към разглеждането на допълнителни, всички усложняващи фактори като пол.