Məlumat

Təkamül yolu ilə genlərin sayı necə arta bilər?

Təkamül yolu ilə genlərin sayı necə arta bilər?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Mən təkamül nəzəriyyəsinin əsaslarından xəbərdaram, lakin mutasiyaların zamanla genləri necə əlavə edə biləcəyini anlamıram.

Genomlarında əlavə genə sahib olmaq üçün mutasiyaya uğrayan eyni növdə olan canlıların normal olaraq sonsuz olacağını düşünməkdə haqlıyammı? Yoxsa mən bunu səhv başa düşürəm?

Kimsə təkamül yolu ilə genetik materialın yaradılması prosesini izah edə bilərmi? Bu mövzuda layiqli bir akademik məqaləyə və ya kitaba istinad da yüksək qiymətləndiriləcəkdir.


Mutasiyalar genetik memarlığa hər cür təsir göstərə bilər. Bir mutasiya genetik arxitekturaya kiçik təsir göstərə bilər, məsələn

  • Əvəzetmə
  • Daxiletmə
  • Silinmə

kimi bir genetik arxitekturaya daha böyük təsir göstərə bilər

  • Gücləndirmə (genin dublikasiyası daxil olmaqla)
  • Silinmələr
  • Xromosom translokasiyaları
  • Interstitial silinmələr
  • Xromosom inversiyaları
  • Xromosomların dublikasiyası
  • Ploid sayının dəyişməsi

Bu mutasiyaların bəziləri (genlərin dublikasiyası, xromosomların çoxalması, ploid sayının dəyişməsi) adətən DNT seqmentlərinin çoxalmasına imkan verir. Dublikasiyadan sonra genin iki nüsxəsi neofunksionalizasiya və ya subfunksionallaşma yolu ilə ayrıla bilər. Hansı biokimyəvi proseslərin bu cür mutasiyalara səbəb ola biləcəyini (məsələn, ektopik rekombinasiya, retrotranspozisiya hadisəsi, replikasiya sürüşməsi) başa düşmək üçün vikipediya > gen duplikasiyasına baxın.

Genomlarında əlavə bir genə sahib olmaq üçün mutasiyaya uğrayan eyni növdəki canlıların normal olaraq sonsuz olacağını düşünməkdə haqlıyammı?

Siz yanılırsınız. Mən sadəlövh intuisiyanı başa düşürəm ki, müəyyən bir genin nüsxə sayının dəyişməsi son dərəcə zərərli olacaq, lakin reallıqda canlı orqanizmlər bu cür Kopiya Nömrəsinin Dəyişməsinə (CNV) sizin düşündüyünüzdən daha davamlı görünür. Əlbəttə ki, bəzi CNV xəstəliklərlə əlaqələndirilir, lakin bu, hamısında belə deyil (McCarroll və Altshuler 2007).

Gen duplikasiyaları əslində olduqca yaygındır C. elegans (Lipinski et al. 2011) və ya insanlarda (Cotton and Page 2005). Xromosom duplikasiyası da tez-tez baş verir (Bowers et al. 2002). Hətta bütün genom duplikasiyaları (Wolfe 2015-də klassik nümunəyə baxın) onurğalılar da daxil olmaqla bir çox nəslin (Whitton və Otto 2010) təkamülündə böyük rol oynamışdır (Dehal və Boore 2005).

Aşağıda bütün genomun təkrarlanmasının bəzi əsas hadisələrini vurğulayan ardıcıl yaşıl bitki genomlarının filogenetik ağacı var.

Qeyd edək ki, bəzi çiyələk növləri dekaploiddir (10 nüsxə) (Hummer 2012). Sonra ifrat məqamlar var. Entamoeba populyasiyalarında diploiddən (2 nüsxə) tetrakontaploidə (40 nüsxə) qədər fərdlər arasında ploidlik səviyyəsində dəyişiklik ola bilər (Mukherjee et al. 2008)!


  • Bitki populyasiyaları polenlərini uzun məsafələrə yayaraq gen axını yaşayırlar.
  • Fərdlər digər populyasiyalara qoşulmaq üçün bir ailə qrupunu və ya sürünü tərk etdikdə heyvanlar gen axını yaşayır.
  • Fərdlərin populyasiyaya daxil və xaricə axını yeni allellər təqdim edir və həmin populyasiyada genetik dəyişkənliyi artırır.
  • Mutasiyalar orqanizmin DNT-sində yeni allellər təqdim etməklə populyasiyada müxtəliflik yaradan dəyişikliklərdir.
  • Bəzi mutasiyalar zərərlidir və təbii seçmə yolu ilə populyasiyadan tez xaric olunur. Zərərli mutasiyalar orqanizmlərin cinsi yetkinliyə çatmasına və çoxalmasına mane olur.
  • Digər mutasiyalar faydalıdır və orqanizmlərin cinsi yetkinliyə çatmasına və çoxalmasına kömək edərsə, populyasiyada arta bilər.
  • gen axını: allellərin və ya genlərin bir populyasiyadan digərinə köçürülməsi
  • mutasiya: genetik materialın baza-cüt ardıcıllığının hər hansı irsi dəyişməsi

Təkamül

Biologiyada təkamül populyasiyanın irsi xüsusiyyətlərinin nəsildən-nəslə dəyişməsidir.

Bu əlamətlər çoxalma zamanı kopyalanan və nəsillərə ötürülən genlərin ifadəsidir.

Bu genlərdəki mutasiyalar yeni və ya dəyişdirilmiş əlamətlər yarada bilər, nəticədə orqanizmlər arasında irsi fərqlər (genetik variasiya) yaranır.

Yeni əlamətlər, miqrasiyada olduğu kimi populyasiyalar arasında və ya növlər arasında, üfüqi gen transferində genlərin köçürülməsindən də yarana bilər.

Təkamül, bu irsi fərqlər bir populyasiyada daha çox rast gəlinən və ya nadir hala gələndə baş verir, ya qeyri-təsadüfi təbii seçmə və ya təsadüfi olaraq genetik sürüşmə yolu ilə.

Təbii seleksiya, yaşamaq və çoxalmaq üçün faydalı olan irsi xüsusiyyətlərin daha geniş yayılmasına və zərərli xüsusiyyətlərin daha nadir hala gəlməsinə səbəb olan bir prosesdir.

Bu, üstünlüklü əlamətlərə malik orqanizmlərin bu irsi əlamətlərin daha çox nüsxəsini növbəti nəslə ötürməsi ilə baş verir.

Bir çox nəsillər ərzində uyğunlaşma əlamətlərdə ardıcıl, kiçik, təsadüfi dəyişikliklərin və ətraf mühitə ən uyğun olan variantların təbii seçilməsinin birləşməsindən baş verir.

Bunun əksinə olaraq, genetik sürüşmə populyasiyada əlamətlərin tezliyində təsadüfi dəyişikliklər yaradır.

Genetik sürüşmə, müəyyən bir fərdin sağ qalıb çoxalmasında şansın oynadığı roldan irəli gəlir.

Bir növün təriflərindən biri, bir-biri ilə çoxalda bilən və məhsuldar nəsillər yarada bilən orqanizmlər qrupudur.

Bununla belə, bir növün bir-biri ilə çoxalmasının qarşısı alınan populyasiyalara ayrılması zamanı mutasiyalar, genetik sürüşmə və yeni əlamətlərin seçilməsi nəsillər boyu fərqlərin yığılmasına və yeni növlərin yaranmasına səbəb olur.

Orqanizmlər arasındakı oxşarlıqlar onu göstərir ki, bütün məlum növlərin bu tədricən ayrışma prosesi vasitəsilə ortaq əcdaddan (və ya əcdad genofondundan) törəməsidir.

Təbii seçmə yolu ilə təkamül nəzəriyyəsi təxminən eyni vaxtda həm Çarlz Darvin, həm də Alfred Russel Uolles tərəfindən irəli sürülüb və Darvinin 1859-cu ildə nəşr olunan Növlərin Mənşəyi kitabında ətraflı izah edilib.

1930-cu illərdə Darvinist təbii seçmə Mendel irsi ilə birləşərək təkamül vahidləri (genlər) ilə təkamül mexanizmi (təbii seçmə) arasında əlaqə qurulan müasir təkamül sintezini meydana gətirdi.

Bu güclü izahedici və proqnozlaşdırıcı nəzəriyyə müasir biologiyanın mərkəzi təşkiledici prinsipinə çevrilərək Yerdəki həyatın müxtəlifliyi üçün birləşdirici izahat verir.


Elm və Yaradıcılıq: Milli Elmlər Akademiyasından bir baxış, İkinci Nəşr (1999)

Bu yol ən azı 3,5 milyard il əvvəl mövcud olmuş ibtidai "həyatın" mənşəyindən bu gün mövcud olan həyatın bolluğuna və müxtəlifliyinə aparır. Bu yol ən yaxşı şəkildə təkamülün məhsulu kimi başa düşülür.

Məşhur fikrin əksinə olaraq, nə bioloji təkamül termini, nə də ideyası Çarlz Darvin və onun əsas əsəri ilə başlamamışdır. Təbii seçmə yolu ilə növlərin mənşəyi haqqında (1859). Qədim yunan filosoflarından olan bir çox alim oxşar növlərin ortaq əcdaddan gəldiyi qənaətinə gəlmişdi. "Təkamül" sözü ilk dəfə ingilis dilində 1647-ci ildə qeyri-bioloji əlaqədə meydana çıxdı və ingilis dilində daha sadə başlanğıclardan hər cür inkişaf üçün geniş şəkildə istifadə edildi. Bioloji təkamülə istinad etmək üçün ən çox istifadə edilən Darvin termini "modifikasiya ilə eniş" idi və bu, bu gün də prosesin yaxşı qısa tərifi olaraq qalır.

Darvin təkamülün orqanizmlərin təbii olaraq meydana gələn dəyişkənlikdən sonra diferensial sağ qalmaları ilə izah oluna biləcəyini irəli sürdü və "təbii seçmə" adlandırdı. Bu baxışa görə, orqanizmlərin nəsli bir-birindən və ata-anasından irsiyyət baxımından fərqlənir&mdashtyani, fərqlilikləri genetik olaraq öz nəsillərinə ötürə bilirlər. Bundan əlavə, təbiətdəki orqanizmlər qida, kosmos və digər ətraf mühit resurslarının məhdudiyyətləri nəzərə alınmaqla, adətən sağ qala və çoxalda bildiyindən daha çox nəsil verir. Əgər xüsusi off-

Çarlz Darvin təkamüllə bağlı bir çox fikirlərinə Ekvador sahillərindəki Galápagos adalarında növlər arasındakı variasiyaları öyrənərək gəldi.

Bahar müəyyən bir mühitdə üstünlük verən xüsusiyyətlərə malikdir ki, orqanizm daha çox sağ qalacaq və bu xüsusiyyətləri ötürəcək. Fərqlər nəsillər boyu toplandıqca, orqanizmlərin populyasiyaları öz əcdadlarından ayrılır.

Darvinin orijinal fərziyyəsi geniş dəyişikliklərə və genişlənməyə məruz qalmışdır, lakin mərkəzi anlayışlar möhkəm dayanır. Genetika və molekulyar biologiya və Darvin dövründə naməlum sahələr və mdash sahələrində aparılan araşdırmalar təbii seçmə üçün vacib olan irsi variasiyaların baş verməsini izah etdi. Genetik variasiyalar genlərin əmələ gəldiyi molekul olan DNT-nin nukleotid ardıcıllığında dəyişikliklər və ya mutasiyalar nəticəsində baş verir. DNT-dəki bu cür dəyişikliklər artıq çox dəqiqliklə aşkarlana və təsvir edilə bilər.

Genetik mutasiyalar təsadüfən yaranır. Onlar orqanizmi öz mühitində yaşamaq üçün daha yaxşı vasitələrlə təchiz edə və ya təchiz etməyə də bilər. Lakin gen variantı ətraf mühitə uyğunlaşmanı yaxşılaşdırırsa (məsələn, orqanizmə mövcud qidadan daha yaxşı istifadə etməyə və ya yırtıcılardan daha effektiv şəkildə qaçmağa imkan verməklə və məsələn, daha güclü ayaqları və ya rəngini maskalamaqla), bu geni daşıyan orqanizmlərin daha çox ehtimalı var. onsuz olanlardan daha sağ qalmaq və çoxalmaq. Vaxt keçdikcə onların nəsilləri əhalinin orta xüsusiyyətlərini dəyişdirərək artmağa meylli olacaqlar. Təbii seçmənin işlədiyi genetik variasiya təsadüfi və ya təsadüfi elementlərə əsaslansa da, təbii seleksiyanın özü "uyğunlaşan" dəyişiklik yaradır və təsadüfün tam əksinədir.

Elm adamları yeni növlərin yaranması prosesləri haqqında da anlayış əldə ediblər. Yeni növ, fərdlərin əvvəllər mövcud olan növlərin fərdləri ilə cütləşə bilməyəcəyi və canlı nəsillər yarada bilmədiyi növdür. Bir növün ikiyə bölünməsi çox vaxt bir qrup fərdlərin digərlərindən coğrafi olaraq ayrılması ilə başlayır. Bu, Amerikadan və Asiyadan böyük məsafədə olması, gələn müstəmləkəçilərin həmin qitələrdə qalan fərdlərlə cütləşmək imkanının çox az və ya heç olmaması deməkdir ki, Galápagos və Havay arxipelaqı kimi uzaq ucqar adalarda xüsusilə aydın görünür. Dağlar, çaylar, göllər və digər təbii maneələr də vaxtilə eyni növə mənsub olan populyasiyalar arasında coğrafi ayrılıq yaradır.

Coğrafi cəhətdən ayrılmış fərd qrupları təcrid olunduqdan sonra mutasiya və digər proseslər, o cümlədən təbii seçmə nəticəsində genetik cəhətdən fərqlənirlər. Bir növün mənşəyi çox vaxt tədrici prosesdir, ona görə də əvvəlcə ayrılmış orqanizm qrupları arasında reproduktiv təcrid yalnız qismən olur, lakin sonda tam olur. Elm adamları bu aralıq vəziyyətlərə xüsusi diqqət yetirirlər, çünki onlar prosesin təfərrüatlarını yenidən qurmağa və növlər arasında reproduktiv təcrid üçün xüsusi genləri və ya gen dəstlərini müəyyən etməyə kömək edir.

Xüsusilə cazibədar növləşmə nümunəsi Darvinin Galápagos adalarında tədqiq etdiyi, hazırda Darvinin ispinozları kimi tanınan 13 növ ispinozdur. Bu ispinozların əcdadları Cənubi Amerika materikindən Galápagos'a köçmüş görünür. Bu gün adadakı müxtəlif ispinoz növlərinin fərqli yaşayış yerləri, pəhrizləri və davranışları var, lakin növləşmədə iştirak edən mexanizmlər işləməkdə davam edir. Prinston Universitetindən Peter və Rosemary Qrantın rəhbərlik etdiyi tədqiqat qrupu adalarda bir illik quraqlığın ispinozlarda təkamül dəyişikliklərinə səbəb ola biləcəyini göstərdi. Quraqlıq tədarükünü asanlıqla azaldır

Galápagos adalarında indi Darvinin ispinozları kimi tanınan müxtəlif növ ispinozların fərqli qida mənbələrindən faydalanmaq üçün təkamül yolu ilə inkişaf etmiş müxtəlif ölçülü dimdiyi var.

çatlamış qoz-fındıq, lakin daha böyük, daha sərt qoz-fındıq istehsal edən bitkilərin sağ qalmasına imkan verir. Beləliklə, quraqlıqlar güclü, geniş dimdiyi olan quşlara üstünlük verir və bu daha sərt toxumları qıra bilir və bu xüsusiyyətlərə malik quşların populyasiyasını yaradır. Qrantların hesablamalarına görə, əgər adalarda hər 10 ildə bir dəfə quraqlıq baş verərsə, yalnız 200 ildən sonra yeni bir ispinoz növü yarana bilər.

Aşağıdakı bölmələr təkamülü dəstəkləyən əlavə dəlillər üçün paleontologiya, müqayisəli anatomiya, biocoğrafiya, embriologiya və molekulyar biologiyaya baxaraq, bioloji təkamülün bir neçə aspektini daha ətraflı nəzərdən keçirir.

Fosil qeydi

Bioloji təkamül üçün inandırıcı dəlilləri ilk dəfə toplayan Darvin olsa da, əvvəlki alimlər Yerdəki orqanizmlərin uzun müddət ərzində sistematik şəkildə dəyişdiyini qəbul etmişdilər. Məsələn, 1799-cu ildə William Smith adlı bir mühəndis, kəsilməmiş qaya təbəqələrində fosillərin müəyyən bir ardıcıllıqla, daha müasir görünənlərin isə yuxarıya daha yaxın olduğunu bildirdi. Qayaların alt təbəqələri məntiqi olaraq daha əvvəl qoyulduğundan və beləliklə üst təbəqələrdən daha qədim olduğundan, fosillərin ardıcıllığına da ən qədimdən kiçiyə qədər xronologiya verilə bilər. Onun tapıntıları 1830-cu illərdə paleontoloq Uilyam Lonsdeyl tərəfindən təsdiqləndi və genişləndirildi, o, aşağı təbəqələrdən olan orqanizmlərin fosil qalıqlarının yuxarıdakılardan daha primitiv olduğunu qəbul etdi. Bu gün, qalıq orqanizmlərin müvafiq ardıcıllığını göstərən minlərlə qədim qaya yataqları müəyyən edilmişdir.

Beləliklə, fosillərin ümumi ardıcıllığı Darvin modifikasiya ilə törəmə haqqında düşünmədən əvvəl artıq məlum olmuşdu. Lakin Darvindən əvvəlki paleontoloqlar və geoloqlar süxurlardakı fosillərin ardıcıllığından bioloji təkamülün sübutu kimi deyil, zəlzələlər və digər qüvvələr tərəfindən struktur olaraq pozulmuş qaya təbəqələrinin orijinal ardıcıllığını işləyib hazırlamaq üçün əsas kimi istifadə edirdilər.

Darvinin dövründə paleontologiya hələ ibtidai bir elm idi. Qatlı süxurların geoloji ardıcıllığının böyük hissələri naməlum və ya kifayət qədər öyrənilməmişdir.


Bitkilərdə

Bitki hüceyrələrinin əksəriyyətinin hüceyrə bölünməsi ilə müşayiət olunmadan geniş ölçüdə böyüməyə məruz qalması, bitkilərdə və heyvanlarda böyümə arasında əhəmiyyətli bir fərqdir. Bitki kökünün və ya tumurcuqunun ucunun arxasında hüceyrə bölünməsi nəticəsində yaranan qız hüceyrələr həcmdə böyük artımlara məruz qala bilər. Bu, suyun vakuol adlanan mərkəzi boşluqda saxlandığı hüceyrələr tərəfindən suyun alınması ilə həyata keçirilir. Suyun qəbulu, digər amillərlə birlikdə bitki hüceyrələrinin sellüloz divarlarını itələyən təzyiq yaradır və bununla da hüceyrələrin və bitkinin uzunluğunu, genişliyini və sərtliyini (turgorunu) artırır. Bitkilərdə ölçü artımının çox hissəsi hüceyrə bölünməsindən sonra baş verir və ilk növbədə quru çəkidə çox artım olmadan hüceyrələrin su tərkibinin artması ilə nəticələnir.

Çox gənc inkişaf edən bitki rüşeymində böyümə və hüceyrə bölünməsi dövrü keçirən, kütləsi boyunca paylanmış çoxlu hüceyrələr var. Kök ucu, tumurcuq ucu və rüşeym yarpaqlarının mövqeləri qurulan kimi, hüceyrə bölünməsi potensialı meristem adlanan müəyyən bölgələrdəki hüceyrələrlə məhdudlaşır. Bir meristematik mərkəz böyüyən kökün səthindən bir qədər aşağıda yerləşir, ilkin kökün hüceyrələrinin sayında bütün artımlar bu nöqtədə baş verir. Qız hüceyrələrinin bəziləri uzanan ucunda qalır və bölünməyə davam edir. Kökdə qalan digər qız hüceyrələr isə yeni kökün torpağa daha dərinə itələməsinə imkan verən uzunluq artımına məruz qalır. Eyni ümumi plan daha yüksək bitkilərin böyüyən tumurcuqlarında da aydın görünür, burada yarpaqların hüceyrələrinin əmələ gəlməsi üçün ucunda məhdud meristematik bölgə məsuldur və bu meristematik mərkəzin arxasında kök hüceyrə uzanması baş verir. Gənc cücərti ikinci olaraq floem və ksilemin damar zəncirləri ilə əlaqəli hüceyrələr inkişaf etdirir - torpaqdan yarpaqlara su, yarpaqlardan isə bitkinin qalan hissəsinə şəkər daşıyan toxumalar. Bu hüceyrələr yenidən bölünə bilər, ağac örtüyünün inkişafı və daha mürəkkəb damar telləri üçün yeni hüceyrə materialı təmin edir. Beləliklə, ali bitkilərin böyüməsi-yəni, həm gövdələrin, yarpaqların və köklərin nümunəsini, həm də kütlə artımını əhatə edən aspektlər - ilk növbədə meristemdə hüceyrə bölünməsinin nəticəsidir, sonra isə suyun udulması səbəbindən ölçüdə ikincil artım. Bu fəaliyyətlər bitki böyüməsi dövründə baş verir.


Gen redaktəsi insan təkamülünü necə məhv edə bilər

Mən 1960-cı illərdə Tomas Kuhn elmi ideyaların bərqərar elminin təməlinə meydan oxuyaraq inqilab fitnələrinə məruz qalmasını təklif etdi. Ancaq bir alət və ya metodun təsirini vurğulayan və texnologiyanın sahənin nəzərəçarpacaq dərəcədə pozulmasını və ya pozulmasını yaratdığı fikrini təşviq edən Peter Qalison idi. Alfred Hersey də oxşar ruhda bir dəfə həmkarına demişdi ki, &ldquoids gəlir və gedir, amma üsul davam edir.&rdquo

Özümüzü təkamülə daxil etmək üçün bir vasitə kimi elan edilən yeni gen modifikasiyası vasitəsi olan CRISPR-Cas9, hətta siz bunu oxuduqca da texnologiya olaraq inkişaf edir. Bu texnologiyanın özünün təkamül edə bilməsi o deməkdir ki, biologiyamız haqqında necə düşündüyümüz üçün daha çox aktuallıq var: ya maşın kimi (xırılacaq və yeni ehtiyat hissələri əldə edə bilər) və ya ekologiyanın bir hissəsi kimi (bununla da nasazlıq pis deyil və onun bir hissəsi ola bilər). böyümə, yenilənmə və ya yenidən təşkil). CRISPR ferment və ya reseptor kimi çatışmazlıq məhsulu olan geni təmir etmək və ya sadəcə riski nəzərdə tutan kodu dəyişdirmək üçün istifadə edilə bilər. Onu necə istifadə etmək barədə fikirlər hər saat dəyişir. Metod davam etmək üçün buradadır. Etika yalnız daha da çətinləşəcək. Lakin &ldquodesigner körpələrin&rdquo ortaya çıxması üçün daha böyük bir maneə var və Qattaka-tip distopik fyuçers: təkamül prinsipləri.

Bundan əvvəl, bəzi fon: CRISPR bir genomda müəyyən bir ardıcıllığı hədəfləmək üçün proqramlaşdırıla bilən bir molekuldur. O, kiçik molekulyar qayçı kimi kodu doğramaq üçün Cas9 kimi bir fermentə rəhbərlik edir. Alimlər Cas9-dan DNT-də &ldquoblunt end&rdquo qırılmalarına səbəb olmaq üçün istifadə etməyə başladılar. Bu, mövcud DNT-nin kiçik hissələrini və ya elm adamlarının əlavə edə biləcəyi digər genetik materialın təmir şablonunu özündə cəmləşdirərək, qırılmanın yenidən bir araya gətirilməsini təmin edən təmirə başlamağa meyllidir. Cas9 təmiri həmişə dəqiq deyil, amma köhnə deyimdə deyildiyi kimi, &ldquoa dülgər öz alətlərini günahlandırır.&rdquo Lakin tədqiqatçılar o vaxtdan Cpf1 adlı başqa bir ferment tapdılar ki, bu da cüt zəncirli DNT-ni sındırır və “yapışqan ucluq yaradır” bir ipin ucundan sallanan qopması. Bu şablon daha dəqiq gen redaktələrinə imkan verir. Və dekabr ayında U.C. Berkli alimləri texnologiyanı daha çox yönlü və tələbkar etməyi vəd edən daha çox ferment&mdashCasX və CasY&mdash kəşf etdiklərini bildirdilər. Bir sözlə, texniki məhdudiyyətlər buxarlanır.

Yaxın üfüqdə biz Genetika və Cəmiyyət Mərkəzinin direktoru Marsi Darnovskinin &ldquomarket əsaslı yevgenika adlandırdığı siluetini görməyə başlayırıq.&rdquo Piter Marks, Biologiyanın Qiymətləndirilməsi və Tədqiqatı Mərkəzinin direktor müavini və ABŞ Qida Müəssisəsi. və Dərman İdarəsi mənə elektron poçtla bildirdi ki, ABŞ-da FDA CRISPR-Cas9-u dərman kimi tənzimləməyi seçib, çünki bu, hüceyrənin kimyəvi modifikasiyası ilə nəticələnir (dərmanlar kimi). Bu o deməkdir ki, agentlik insanlarda istənilən xüsusi tətbiqi tənzimləmək üçün normal kanallardan istifadə edə bilər. Həqiqətən də, qanunvericilər agentliyin insan embrionunun irsi kodu ilə bağlı müraciətləri nəzərdən keçirməsinə mane olan omnibus xərcləmə qanun layihəsinə bir atlı qoyurlar. Amma arxa planda da nəsə baş verir. Biz bilirik ki, məsələn, Daun sindromlu yeni doğulmuş uşaqların bir çox potensial anaları abort etməyi seçirlər və hamiləliyin sürüşkən bir meylini təsəvvür etmək çətin deyil. in vitro autizm və ya psixiatrik risk kimi şərtlərə tətbiq edilən üsullar, bəlkə də gen modifikasiyası. İstehlakçı iradəsi var.

Sənaye iradəsi də oradadır. EPA və FDA ictimai maraqlar üçün işləsə də, NIH tərəfindən dəstəklənən bir çox elm adamının gizli maraqları var, əsasən federal (vergi ödəyicisi) maliyyə vəsaitlərini öz bizneslərini qurmaq, patent üsullarını öyrənmək və məhkəmə çəkişmələrində istifadə etmək. Mark Zukerberq və Priscilla Çan yeni &ldquoBiohub&rdquo yaradıb, patentlərə müstəsna hüquqlarını özündə saxlayır, oxşar ssenari Sean Parker Fondu tərəfindən hazırlanmışdır. Geniş İnstitut, psixiatrik pozğunluqları araşdırmaq üçün xeyriyyəçi Ted Stenlidən 650 milyon dollar, eləcə də mümkün qədər çox bazara çıxarmaq və satmaq üçün güclü maliyyə həvəsinə malik olan CRISPR sistemlərinin güclü patent portfelinə iddia ilə silahlanmışdır. Həqiqətən də, Broad şirkətinin direktoru Erik Lander "psixiatrik xəstəliklərdə inqilab"a istinad etdi və NIH rəhbəri Frensis Kollinz dedi ki, psixiatrik genomika "sürətli irəliləyişlərə qarşı dayanır." niyə biologiyamızın dəyişməsi kibrə səbəb olur və tətbiqlərimiz və niyyətlərimiz səhv gedə bilər.

Birincisi, son vaxtlar aparılan çoxsaylı tədqiqatlar göstərdi ki, bütün genom üzərində birləşən minlərlə genetik variant autizm və psixiatrik riskə, həmçinin şəxsiyyət xüsusiyyətlərinə və hətta zəkaya kömək edir. SHANK3, DIXDC1, Autizm və ya şizofreniya üçün ən perspektivli namizəd genlərimizdən bəziləri olan DISC1 və C4, əslində riski yalnız faiz bəndinin bir hissəsi qədər artıran variantlardan ibarətdir. GRIN1 adlanan başqa bir şəxs üçün uşaqlıq stressi onun gen ifadəsini azalda və öyrənməni zəiflədə bilər. Nöropsikiyatrik vəziyyətlər yüksək irsi olsa da, heç bir genetik variant onların miras qalma riskinə çox kömək etmir və buna görə də gen modifikasiyası ilə düzəldilməsi xüsusilə mümkün deyil. Jurnalist David Dobbs başqa yerdə bunlara &ldquoKiçik Əhəmiyyətli Çoxlu Müxtəlif Genlər&rdquo və ya MAGOTS kimi istinad etmişdir.

Biologiya parçalanmaya qarşı güclüdür. O, pul meneceri kimi risklə üst-üstə düşür və bütün genom üzərində riskin üst-üstə düşməsi bu psixoloji və idrak xüsusiyyətlərin çoxu üçün çox az tək &ldquotarget&rdquo olmasının səbəblərindən biridir. Həqiqətən də, bu genetik variantların çoxu pleiotropik ola bilər, yəni onların müxtəlif hüceyrələrdə və ya toxumalarda fərqli, çox vaxt əlaqəsi olmayan təsirləri var. Onların gücləndirici və ya azaldıcı təsirlərinin şiddəti də onların genetik fonundan, miras aldıqları digər genetik variantlardan asılı olaraq dəyişə bilər.

İkincisi, elm adamları kişiləri maşınlar, genləri onların qırıq hissələri və həyatdakı variasiyaları həll edilməli olan problemlər və normal əyridən kənarda sarsıntılar kimi düşünürlər. Bu, genlərin olması üçün düzgün bir yol olduğunu güman edir. Əslində, Darvin bizə təkamülün ideal bir modelə və ya daha mükəmməl bir formaya doğru irəliləmədiyini, əksinə, yerli boşluqlarda uyğunlaşmaya yönəlmiş bir iş olduğunu göstərdi. Təbiətin heç bir yerində genin necə işləməsi lazım olduğunu demir.

Bundan əlavə, bizi riskə və ya ehtimal edilən zəifliklərə meylləndirən genetik variantlar kiçik fitness üstünlüklərinə malik olanlarla eynidir (onlar bizi rəqəmlərdə daha yaxşı edir, daha həssas edir, konsentrasiyanı dəyişirlər). Bu, mənim &ldquneuromüxtəlifliyin müdafiəçisi olmağımın bir səbəbidir.&rdquo Təkamül kənarda işləyir və bunu güzəştlər vasitəsilə edir: Çox vaxt, siz mənfi cəhətləri riskə atmadan üstünlük əldə etmirsiniz. Bu əhəmiyyətsiz deyil.

1966-cı ildə Richard Lewontin və John Hubby &ldquobalancing seleksiya ideyasını irəli sürdülər,&rdquo bu, allellər kimi tanınan genlərin zərərli versiyalarının genetik müxtəlifliyə töhfə vermək üçün populyasiyada qala biləcəyini təklif edir. Bu versiyalar, fərdlərdə genin nadir versiyasının bir nüsxəsinə sahib olduğu halda faydalı ola bilər daha ümumi, etibarlı formanın surəti (bu, fərdi &ldquheterozigot edir”). Gec başlayan Alzheimer xəstəliyi üçün ən güclü risk variantı olan məşhur APOE4 variantı əhali arasında 15% tezliyində qalır və bunun səbəbi D vitaminini də artıra bilməsidir. COMT frontal korteksdə dopamin səviyyəsini dörd dəfə artıra bilər ki, bu da konsentrasiyanı artıra bilər və bir nüsxəniz varsa, bəlkə də faydalı ola bilər, baxmayaraq ki, iki nüsxəniz varsa (bunu bizim 5%-imiz edir) əsəbləşməyə daha meylli edirsiniz.

Hətta yüksək dərəcədə güzəştə gedən bəzi variantlar, təbii seçim altında olan digər faydalı genlərə dəstək verməklə öz ətrafında qalır. Keçən il Almaniyadakı Maks-Plank Təkamül Biologiya İnstitutunun alimi Tobias Lenz bildirdi ki, genomun əsas histouyğunluq kompleksi adlanan və bir sıra infeksiyaları aşkar edən immun sistemi komponenti yaradan bölgə mutasiyalarla doludur. . Bu mutasiyaların çoxu insan xəstəlikləri, xərçəng, otoimmün xəstəliklər və şizofreniya ilə də əlaqələndirilir. İmmunitet sistemi genlərinin dəyişdirilməsinin üstünlüyü, yaxınlıqda &ldquohitchhiking&rdquo olan və xərçəng və ya nöropsikiyatrik pozğunluqlar üçün əlaqəli riski aradan qaldıran genlərin aradan qaldırılması ilə əlaqəli ola bilər. Pisləri itirmək yaxşıları da itirmək demək ola bilər.

Üstün genlər yoxdur. Genlərin uzun və laylı tarixçəsi var və onlar çox vaxt seçim zamanı bir-birinə qarşı tarazlıqda olan üç və ya dörd əlaqəsiz funksiyaya malikdirlər. Doğru ssenaridə bizi rəqəmlərdə daha yaxşı edə bilən riskli variantlar əslində var faydalı aşağı tezliklərdə əhali arasında qalmaq. Həqiqətən də, bizi psixiatrik risklərə meylləndirən yüzlərlə genin versiyaları əhali arasında sabit nisbətdə qalır, autizm spektrinin pozğunluğu və şizofreniya isə hər biri təqribən bir faizlə baş verir və üstünlük əldə etmək üçün riskin əvəzini göstərir.

2015-ci ildəki kitabında NeuroTribes, Steve Silberman &ldquoautizmin müasir aberrasiya kimi qəbul edilməsinin əleyhinə idi&rdquo bunun əvəzinə onun köklərinin &ldquo ümumi əhali arasında geniş şəkildə paylaşılan köhnə genlərdə olduğunu və digərlərinə nisbətən müəyyən ailələrdə daha çox cəmləşdiyini irəli sürdü. Autizm nə olursa olsun, müasir sivilizasiyanın unikal məhsulu deyil. Bu, bizim dərin keçmişimizdən milyonlarla illik təkamül yolu ilə keçən qəribə bir hədiyyədir.&rdquo

1995-ci ildə Arnold Lüdviq görkəmli fantastika yazıçılarında 77 faiz psixiatrik pozğunluq olduğunu bildirdi. Yaradıcılıq və dəlilik arasındakı əlaqə köhnə mübahisədir&mdash, lakin bunun necə işlədiyinə dair inandırıcı nəzəriyyələr var. Elmi ədəbiyyatda biri odur ki, bizim tez-tez şizotipal və ya psixotizm kimi xarakterizə etdiyimiz subklinik əlamətlər və hətta &ldquooppenness&rdquo kimi psixoloji xüsusiyyətlər də insanlara yaradıcılıq ölçülərində daha yaxşı nəticə göstərməyə imkan verir. Bununla belə, əgər bu meyllər ağır psixi xəstəlik hallarında həddən artıq təzahür edərsə, məhsuldarlıq və yaradıcılıq qabiliyyəti kəskin şəkildə aşağı düşür&mdasha konsepsiyası geniş mənada &ldquoinverted U kimi adlandırılır.&rdquo Əslində, yüngül miqdarda stress və oriyentasiya pozğunluğu xarici təsirlərə kömək edə bilər. -qutu düşüncə, lakin psixotik epizodda tam bir spiral, anlayışın sürətlə azalması ilə nəticələnir.

Steven Pinker mənə dediyi kimi, &ldquoTəcrübəyə açıqlıq xüsusiyyətinin nə üçün fərdi uyğunlaşma ola biləcəyinə dair bir neçə mümkün izahat var. Fərdlər arasında dəyişən hər hansı bir əlamətdə olduğu kimi, növün bütün üzvlərində nə üçün vahid, optimal dəyər almadığını izah etmək çətinliyi var. Ehtimallar arasında müxtəlif dəyərlərin müxtəlif mühitlərdə adaptiv olması və tezlikdən asılı olması hələ aradan qaldırılmamış mutasiyaların nəticəsidir: o, yalnız çox yaygın olmadığı zaman uyğunlaşır.&rdquo

Lakin minlərlə genetik variant həqiqətən psixiatrik riskə təsir edir. Bu variantların insan populyasiyasında kiçik tezliklərdə qalması həm də onların bəzi genetik fonlarda fitnes faydasını gizlədə biləcəyini göstərir, bəzi insanlar və mdashone səbəblərinə görə biz kod parçalarını genomlarımızdan çıxarmaq üçün o qədər də tez olmamalıyıq. Psixiatrik riski olanlardan bəziləri və Carrie Fisher, David Foster Wallace, Kurt Cobain və mdash reallığı normal əyri daxilində olanların edə bilməyəcəyi şəkildə işıqlandırmağa çalışırlar. Onlar insan vəziyyətinin hüdudlarını, hər hansı bir təhlükəsizliyə nail olmaq üçün son uğursuzluğu və nəzarətin mümkünsüzlüyünü nümayiş etdirirlər. Biotexnologiya vasitəsilə bundan daha yaxşısını edə biləcəyimiz çətin ki, istəməyimiz ən yaxşı halda şübhəli və ən pis halda mənəvi cəhətdən şübhəlidir. “Nə bəxtiyardır həlimlər, çünki onlar yer üzünə varis olacaqlar.”

Biz uzun müddətdir ki, genetik determinizmin axmaqlığını bilirik: 30.000 gen beyindəki 100.000.000.000.000 (yüz trilyon) sinaptik əlaqəni modelləşdirə bilmir. Biz həmçinin bilirik ki, xroniki stress və məhdudlaşdıran sosial və iqtisadi amillər &ldquoQlazqo effekti kimi tanınmış hadisələrlə ifadə olunduğu kimi, xərçəng dərəcələri, ürək-damar və psixi sağlamlıq da daxil olmaqla sağlamlıq üçün kritik əhəmiyyət kəsb edir.&rdquo Bununla belə, NIMH öz mövqeyini yalnız &ldquoneuro-imzasını ehtiva edən tədqiqatı maliyyələşdirir,&rdquo dərman istehsalçısı modelini rahat şəkildə dəstəkləyir və şərtlər kontekstinə məhəl qoymur. Biz dataya milyardlarla sərmayə qoyuruq, lakin hər gün Kembricdə işə piyada gedirdim, &ldquometadon mil,&rdquo kifayət qədər resursları olmayan, çaxnaşma və şizofreniyadan əziyyət çəkən çoxlu evsiz insanların olduğu&rdquo yarım milyon dollarlıq tualetə qənaət edirdim. Psixiatrik pozğunluqları aradan qaldırmaq üçün gen modifikasiyası və ya hətta məlumatlardan istifadə edə biləcəyimiz vədi axmaq bir işdir. Xroniki stress vacibdir. Genetik risk variantları isə populyasiyada qalır, çünki düzgün genetik fon və ya şərtlər nəzərə alınmaqla müəyyən insanlar üçün faydalıdırlar. Bu risk variantları fərziyyədir və təkamül həmişə və əbədi olaraq şanslar alır.


Eukaryotik hüceyrələr

Prokaryotik hüceyrələr kimi, bütün eukaryotik hüceyrələr plazma membranları ilə əhatə olunmuşdur və ribosomları ehtiva edir. Bununla belə, eukaryotik hüceyrələr daha mürəkkəbdir və tərkibində nüvə, müxtəlif sitoplazmatik orqanoidlər və sitoskeleton var (Şəkil 1.7). Eukaryotik hüceyrələrin ən böyük və ən görkəmli orqanoidi diametri təqribən 5 º03 milyard sm olan nüvədir. Nüvə eukaryotlarda dairəvi DNT molekulları deyil, xətti olaraq təşkil edilən hüceyrənin genetik məlumatını ehtiva edir. Nüvə DNT replikasiyasının və RNT sintezinin yeridir, RNT-nin zülallara çevrilməsi sitoplazmadakı ribosomlarda baş verir.

Şəkil 1.7

Heyvan və bitki hüceyrələrinin quruluşu. Həm heyvan, həm də bitki hüceyrələri plazma membranı ilə əhatə olunub və nüvə, sitoskelet və bir çox ümumi sitoplazmik orqanoidlərdən ibarətdir. Bitki hüceyrələri də hüceyrə divarı ilə əhatə olunub və tərkibində xloroplastlar var (daha çox).

Nüvəyə əlavə olaraq, eukaryotik hüceyrələr sitoplazmalarında müxtəlif membranla bağlanmış orqanoidləri ehtiva edir. Bu orqanoidlər müxtəlif metabolik fəaliyyətlərin lokallaşdırıldığı bölmələr təmin edir. Eukaryotik hüceyrələr ümumiyyətlə prokaryotik hüceyrələrdən çox daha böyükdür, tez-tez hüceyrə həcmi ən azı min dəfə böyükdür. Sitoplazmik orqanoidlər tərəfindən təmin edilən bölmələr eukaryotik hüceyrələrin səmərəli işləməsinə imkan verir. Bu orqanoidlərdən ikisi, mitoxondriya və xloroplastlar enerji mübadiləsində mühüm rol oynayır. Mitochondria, which are found in almost all eukaryotic cells, are the sites of oxidative metabolism and are thus responsible for generating most of the ATP derived from the breakdown of organic molecules. Chloroplasts are the sites of photosynthesis and are found only in the cells of plants and green algae. Lysosomes and peroxisomes also provide specialized metabolic compartments for the digestion of macromolecules and for various oxidative reactions, respectively. In addition, most plant cells contain large vacuoles that perform a variety of functions, including the digestion of macromolecules and the storage of both waste products and nutrients.

Because of the size and complexity of eukaryotic cells, the transport of proteins to their correct destinations within the cell is a formidable task. Two cytoplasmic organelles, the endoplasmic reticulum and the Golgi apparatus, are specifically devoted to the sorting and transport of proteins destined for secretion, incorporation into the plasma membrane, and incorporation into lysosomes. The endoplasmic reticulum is an extensive network of intracellular membranes, extending from the nuclear membrane throughout the cytoplasm. It functions not only in the processing and transport of proteins, but also in the synthesis of lipids. From the endoplasmic reticulum, proteins are transported within small membrane vesicles to the Golgi apparatus, where they are further processed and sorted for transport to their final destinations. In addition to this role in protein transport, the Golgi apparatus serves as a site of lipid synthesis and (in plant cells) as the site of synthesis of some of the polysaccharides that compose the cell wall.

Eukaryotic cells have another level of internal organization: the cytoskeleton, a network of protein filaments extending throughout the cytoplasm. The cytoskeleton provides the structural framework of the cell, determining cell shape and the general organization of the cytoplasm. In addition, the cytoskeleton is responsible for the movements of entire cells (e.g., the contraction of muscle cells) and for the intracellular transport and positioning of organelles and other structures, including the movements of chromosomes during cell division.

The eukaryotes developed at least 2.7 billion years ago, following some 1 to 1.5 billion years of prokaryotic evolution. Studies of their DNA sequences indicate that the archaebacteria and eubacteria are as different from each other as either is from present-day eukaryotes. Therefore, a very early event in evolution appears to have been the divergence of three lines of descent from a common ancestor, giving rise to present-day archaebacteria, eubacteria, and eukaryotes. Interestingly, many archaebacterial genes are more similar to those of eukaryotes than to those of eubacteria, indicating that the archaebacteria and eukaryotes share a common line of evolutionary descent and are more closely related to each other than either is to the eubacteria (Figure 1.8).

Figure 1.8

Evolution of cells. Present-day cells evolved from a common prokaryotic ancestor along three lines of descent, giving rise to archaebacteria, eubacteria, and eukaryotes. Mitochondria and chloroplasts originated from the endosymbiotic association of aerobic (more. )

A critical step in the evolution of eukaryotic cells was the acquisition of membrane-enclosed subcellular organelles, allowing the development of the complexity characteristic of these cells. The organelles are thought to have been acquired as a result of the association of prokaryotic cells with the ancestor of eukaryotes.

The hypothesis that eukaryotic cells evolved from a symbiotic association of prokaryotes𠅎ndosymbiosis—is particularly well supported by studies of mitochondria and chloroplasts, which are thought to have evolved from bacteria living in large cells. Both mitochondria and chloroplasts are similar to bacteria in size, and like bacteria, they reproduce by dividing in two. Most important, both mitochondria and chloroplasts contain their own DNA, which encodes some of their components. The mitochondrial and chloroplast DNAs are replicated each time the organelle divides, and the genes they encode are transcribed within the organelle and translated on organelle ribosomes. Mitochondria and chloroplasts thus contain their own genetic systems, which are distinct from the nuclear genome of the cell. Furthermore, the ribosomes and ribosomal RNAs of these organelles are more closely related to those of bacteria than to those encoded by the nuclear genomes of eukaryotes.

An endosymbiotic origin for these organelles is now generally accepted, with mitochondria thought to have evolved from aerobic bacteria and chloroplasts from photosynthetic bacteria, such as the cyanobacteria. The acquisition of aerobic bacteria would have provided an anaerobic cell with the ability to carry out oxidative metabolism. The acquisition of photosynthetic bacteria would have provided the nutritional independence afforded by the ability to perform photosynthesis. Thus, these endosymbiotic associations were highly advantageous to their partners and were selected for in the course of evolution. Through time, most of the genes originally present in these bacteria apparently became incorporated into the nuclear genome of the cell, so only a few components of mitochondria and chloroplasts are still encoded by the organelle genomes.


Transcription Start and Stop Signals Are Heterogeneous in Nucleotide Sequence

As we have just seen, the processes of transcription initiation and termination involve a complicated series of structural transitions in protein, DNA, and RNA molecules. It is perhaps not surprising that the signals encoded in DNA that specify these transitions are difficult for researchers to recognize. Indeed, a comparison of many different bacterial promoters reveals that they are heterogeneous in DNA sequence. Nevertheless, they all contain related sequences, reflecting in part aspects of the DNA that are recognized directly by the σ factor. These common features are often summarized in the form of a consensus sequence (Figure 6-12). In general, a consensus nucleotide sequence is derived by comparing many sequences with the same basic function and tallying up the most common nucleotide found at each position. It therefore serves as a summary or 𠇊verage” of a large number of individual nucleotide sequences.

Figure 6-12

Consensus sequence for the major class of E. coli promoters. (A) The promoters are characterized by two hexameric DNA sequences, the -35 sequence and the -10 sequence named for their approximate location relative to the start point of transcription (designated (more. )

One reason that individual bacterial promoters differ in DNA sequence is that the precise sequence determines the strength (or number of initiation events per unit time) of the promoter. Evolutionary processes have thus fine-tuned each promoter to initiate as often as necessary and have created a wide spectrum of promoters. Promoters for genes that code for abundant proteins are much stronger than those associated with genes that encode rare proteins, and their nucleotide sequences are responsible for these differences.

Like bacterial promoters, transcription terminators also include a wide range of sequences, with the potential to form a simple RNA structure being the most important common feature. Since an almost unlimited number of nucleotide sequences have this potential, terminator sequences are much more heterogeneous than those of promoters.

We have discussed bacterial promoters and terminators in some detail to illustrate an important point regarding the analysis of genome sequences. Although we know a great deal about bacterial promoters and terminators and can develop consensus sequences that summarize their most salient features, their variation in nucleotide sequence makes it difficult for researchers (even when aided by powerful computers) to definitively locate them simply by inspection of the nucleotide sequence of a genome. When we encounter analogous types of sequences in eucaryotes, the problem of locating them is even more difficult. Often, additional information, some of it from direct experimentation, is needed to accurately locate the short DNA signals contained in genomes.

Promoter sequences are asymmetric (see Figure 6-12), and this feature has important consequences for their arrangement in genomes. Since DNA is double-stranded, two different RNA molecules could in principle be transcribed from any gene, using each of the two DNA strands as a template. However a gene typically has only a single promoter, and because the nucleotide sequences of bacterial (as well as eucaryotic) promoters are asymmetric the polymerase can bind in only one orientation. The polymerase thus has no option but to transcribe the one DNA strand, since it can synthesize RNA only in the 5′ to 3′ direction (Figure 6-13). The choice of template strand for each gene is therefore determined by the location and orientation of the promoter. Genome sequences reveal that the DNA strand used as the template for RNA synthesis varies from gene to gene (Figure 6-14 see also Figure 1-31).

Figure 6-13

The importance of RNA polymerase orientation. The DNA strand serving as template must be traversed in a 3′ to 5′ direction, as illustrated in Figure 6-9. Thus, the direction of RNA polymerase movement determines which of the two DNA strands (more. )

Figure 6-14

Directions of transcription along a short portion of a bacterial chromosome. Some genes are transcribed using one DNA strand as a template, while others are transcribed using the other DNA strand. The direction of transcription is determined by the promoter (more. )

Having considered transcription in bacteria, we now turn to the situation in eucaryotes, where the synthesis of RNA molecules is a much more elaborate affair.


Daha böyük, cinsi yolla çoxalan orqanizmlərin təkamülü geoloji zamandan daha sürətli zaman miqyasında baş verirmi?

Bəli! İllər və ya onilliklər ərzində olduqca tez baş verən çoxlu təkamül nümunələri var, hətta cinsi yolla çoxalan növlərdə belə. Əslində, müvafiq zaman vahidi nəsillərdir. Səhranın cənub-qərbindəki Rock Cib siçanları çoxdan öyrənilmiş nümunədir. Bu kiçik qara rəngli siçanları bayquşlar ovlayır, siçanları quma qarşı ziddiyyətli rənglərinə görə görən vizual yırtıcılar. Siçanların əksəriyyəti qumla eyni rəngdədir. Bu qısa video Qara vulkanik qayaya miqrasiya edən cib siçanlarının populyasiyasına nə baş verdiyini, mutasiya nisbətləri və populyasiya bütün qara rəngdən bütün qara palto rənginə keçənə qədər nəsillərin sayı izah edir.


4. Reciprocal Altruism

The theory of reciprocal altruism was originally developed by Trivers (1971), as an attempt to explain cases of (apparent) altruism among unrelated organisms, including members of different species. (Clearly, kin selection cannot help explain altruism among non-relatives.) Trivers' basic idea was straightforward: it may pay an organism to help another, if there is an expectation of the favour being returned in the future. (&lsquoIf you scratch my back, I'll scratch yours&rsquo.) The cost of helping is offset by the likelihood of the return benefit, permitting the behaviour to evolve by natural selection. Trivers termed with evolutionary mechanism &lsquoreciprocal altruism&rsquo.

For reciprocal altruism to work, there is no need for the two individuals to be relatives, nor even to be members of the same species. However, it is necessary that individuals should interact with each more than once, and have the ability to recognize other individuals with whom they have interacted in the past. [1] If individuals interact only once in their lifetimes and never meet again, there is obviously no possibility of return benefit, so there is nothing to be gained by helping another. However, if individuals encounter each other frequently, and are capable of identifying and punishing &lsquocheaters&rsquo who have refused to help in the past, then the helping behaviour can evolve. A &lsquocheat&rsquo who refuses to help will ultimately sabotage his own interests, for although he does not incur the cost of helping others, he forfeits the return benefits too&mdashothers will not help him in the future. This evolutionary mechanism is most likely to work where animals live in relatively small groups, increasing the likelihood of multiple encounters.

As West və b. (2007) and Bowles and Gintis (2011) note, if altruism is defined by reference to lifetime fitness, then Trivers' theory is not really about the evolution of altruism at all for behaviours that evolve via reciprocation of benefits, as described by Trivers, are ultimately of direct benefit to the individuals performing them, so do not reduce lifetime fitness. Despite this consideration, the label &lsquoreciprocal altruism&rsquo is well-entrenched in the literature, and the evolutionary mechanism that it describes is of some importance, whatever it is called. Where reciprocal altruism is referred to below, it should be remembered that the behaviours in question are only altruistic in the short-term.

The concept of reciprocal altruism is closely related to the Tit-for-Tat strategy in the iterated Prisoner's Dilemma (IPD) from game theory. In the IPD, players interact on multiple occasions, and are able to adjust their behaviour depending on what their opponent has done in previous rounds. There are two possible strategies, co-operate and defect the payoff matrix (per interaction) is as in section 2.1 above. The fact that the game is iterated rather than one-shot obviously changes the optimal course of action defecting is no longer necessarily the best option, so long as the probability of subsequent encounters is sufficiently high. In their famous computer tournament in which a large number of strategies were pitted against each other in the IPD, Axelrod and Hamilton (1981) found that the Tit-for-Tat strategy yielded the highest payoff. In Tit-For-Tat, a player follows two basic rules: (i) on the first encounter, cooperate (ii) on subsequent encounters, do what your opponent did on the previous encounter. The success of Tit-for-Tat was widely taken to confirm the idea that with multiple encounters, natural selection could favour social behaviours that entail a short-term fitness cost. Subsequent work in evolutionary game theory, much of it inspired by Axelrod and Hamilton's ideas, has confirmed that repeated games permit the evolution of social behaviours that cannot evolve in one-shot situations (cf. Nowak 2006) this is closely related to the so-called 'folk theorem' of repeated game theory in economics (cf. Bowles and Gintis 2011). For a useful discussion of social behaviour that evolves via reciprocation of benefits, see Sachs və b. 2004.

Despite the attention paid to reciprocal altruism by theoreticians, clear-cut empirical examples in non-human animals are relatively few (Hammerstein 2003, Sachs və b. 2004, Taborsky 2013). This is probably because the pre-conditions for reciprocal altruism to evolve- multiple encounters and individual recognition&mdashare not especially common. However, one possible example is provided by blood-sharing in vampire bats (Wilkinson 1984, 1990, Carter & Wilkinson 2013). It is quite common for a vampire bat to fail to feed on a given night. This is potentially fatal, for bats die if they go without food for more than a couple of days. On any given night, bats donate blood (by regurgitation) to other members of their group who have failed to feed, thus saving them from starvation. Since vampire bats live in small groups and associate with each other over long periods of time, the preconditions for reciprocal altruism are likely to be met. Wilkinson and his colleagues' studies showed that bats tended to share food with their close associates, and were more likely to share with others that had recently shared with them. These findings appear to accord with reciprocal altruism theory.

Trivers (1985) describes an apparent case of reciprocal altruism between non con-specifics. On tropical coral reefs, various species of small fish act as &lsquocleaners&rsquo for large fish, removing parasites from their mouths and gills. The interaction is mutually beneficial&mdashthe large fish gets cleaned and the cleaner gets fed. However, Trivers notes that the large fish sometimes appear to behave altruistically towards the cleaners. If a large fish is attacked by a predator while it has a cleaner in its mouth, then it waits for the cleaner to leave before fleeing the predator, rather than swallowing the cleaner and fleeing immediately. Trivers explains the larger fish's behaviour in terms of reciprocal altruism. Since the large fish often returns to the same cleaner many times over, it pays to look after the cleaner's welfare, i.e., not to swallow it, even if this increases the chance of being wounded by a predator. So the larger fish allows the cleaner to escape, because there is an expectation of return benefit&mdashgetting cleaned again in the future. As in the case of the vampire bats, it is because the large fish and the cleaner interact more than once that the behaviour can evolve.


Müzakirə

Inferred Order of Entry of Amino Acids into the Genetic Code

On the basis of the change in frequency of amino acids between the LUA and today, we may make inferences regarding the establishment of the genetic code ( Brooks and Fresco 2002 ). It is reasonable to assume that as the genetic code evolved, newly assigned amino acids adopted codons used infrequently in coding sequences to minimize the structural disruption of the encoded protein ( Osawa et al. 1992 ). Consequently, new amino acids would have been introduced gradually into existing primitive proteins. Thus, at the time the genetic code became fully established, those amino acids which had been added relatively early would have been overrepresented and those which had been added relatively late would have been underrepresented, relative to the composition of modern proteins. Starting from such early biased amino acid composition, primitive proteins would have proceeded to evolve toward their modern-day compositions. In such a scenario, the amino acids that were introduced into the genetic code relatively early should have decreased in frequency over the course of evolution, whereas those amino acids added relatively late should have increased in frequency (i.e., between the establishment of the genetic code, the LUA, and today).

The nine amino acids which have decreased in frequency between the LUA and today ( fig. 3A ) may thus be inferred to have been introduced into the code early. Most of these amino acids are among those presumed to have been most abundant in the prebiotic environment, as inferred through spark tube simulations ( Miller 1953 , 1987 ) and analysis of the Murchison meteorite ( Kvenvolden et al. 1970 ). In contrast, the eight amino acids which have increased in frequency between the LUA and today ( fig. 3B ), and which are thus inferred to have been late additions to the code, include several of the most biosynthetically complex amino acids (for example, all three aromatic amino acids, which share a common, complex metabolic intermediate, are inferred to have been late additions) most of these are presumed either to have been nonexistent or of very low abundance in the prebiotic environment. Two of these, cysteine and tryptophan, are both conservatively estimated to have been less than half as frequent within this protein set in the LUA than today.

We emphasize that the validity of the inferences drawn in this study depend upon the reliability of the Jones, Taylor, and Thornton (1992) substitution probabilities for modeling evolution over very long time periods and along all lineages. With the development of lineage-specific models of evolution, estimates of ancestral amino acid composition can be expected to improve. In the meantime, although there are undoubtedly limitations to using the matrices of Jones, Taylor, and Thornton (1992) to model evolution since the LUA, we feel they provide the best available estimates of these substitution probabilities. It is noteworthy that previously, on the basis of an independent approach, cysteine, tyrosine, and phenylalanine were inferred to have been used less frequently in proteins of the LUA than today ( Brooks and Fresco 2002 ).

The inferences drawn here regarding the relatively early or late introduction of amino acids into the genetic code are generally consistent with earlier proposals which were based on the presumed presence or absence of various amino acids in the primordial environment (see for example Wong 1975 ). However, for a few amino acids our assignment as early or late is not in keeping with earlier ideas. For example, histidine and asparagine, believed to have been absent in the prebiotic environment, are both inferred through the present work to have been added to the code relatively early, whereas glutamate, believed to have been present in the prebiotic environment, is inferred to have been added late ( figs. 3 and 4 ). Interestingly, each of these three amino acids share a block of four codons with a second amino acid: histidine with glutamine, asparagine with lysine, and glutamate with aspartate ( fig. 4 ). Codon capture, in which one amino acid loses some of its codons to another, is commonly proposed as a mechanism for introducing amino acids, especially later arriving ones, into the code ( Crick 1968 Wong 1975 ). Consistent with codon capture, it is plausible that one amino acid was added to the four-codon block first and that this amino acid later gave up two of its codons to the second amino acid which now shares the block.

Accordingly, those amino acids which were originally assigned to the codon block (i.e., aspartate, asparagine, and histidine) would have the appearance of being added to the code early, whereas those which were added to the block later through codon capture (i.e., glutamate, lysine, and glutamine) would have the appearance of being added late. Therefore, early and late amino acids do not correspond to a strict chronological order of introduction into the code. Instead, as defined here on the basis of the changing amino acid frequencies, early amino acids are probably those which at some point lost some of their codons through codon capture and consequently became less frequent over time within proteins, whereas late amino acids are those which entered the code through codon capture, did not subsequently lose any of their codons, and therefore became more frequent over time ( fig. 4 ). Finally, it is worth noting that the distinction between amino acids inferred here to have been added to the genetic code early or late does not at all correlate with the two main structural classes of the aminoacyl-tRNA synthetases. This is consistent with the earlier suggestion that these enzymes probably had no specific role in the evolution of the genetic code ( Woese 2000 ).

Existing ideas regarding the origin and evolution of the genetic code have been based largely on theoretical investigations and experiments involving oligonucleotide aptamer binding of amino acids (reviewed in Knight, Freeland, and Landweber 1999 ). The present findings suggest that notwithstanding the impact of mutation over the long course of molecular evolution, with the aid of the appropriate analytical tools and insights, the sequences of contemporary proteins also provide an important avenue for exploring these early evolutionary events.


Videoya baxın: Part 1: Ganito KATALINO si BONGBONG MARCOS. Kris Aquino and Bongbong 1 on 1 interview (Noyabr 2022).