Bilim adamları, DNA'dan bağımsız bir doğal seçilim biçimi keşfettiler.
Evrim ve doğal seçilim, genler mutasyona uğradığından ve genetik özellikler zamanla ya kaldığından ya da kaybolduğundan, DNA düzeyinde gerçekleşir. Ancak şimdi bilim adamları, evrimin tamamen farklı bir ölçekte gerçekleşebileceğine inanıyorlar – genler yoluyla değil, yüzeylerine yapışmış moleküller yoluyla iletiliyor.
Metil grupları olarak bilinen bu moleküller, DNA'nın yapısını değiştirir ve genleri açıp kapatabilir. Değişiklikler 'epigenetik modifikasyonlar' olarak bilinir, yani genomun 'üstünde' veya 'üstünde' görünürler. Pek çok organizmada DNA metil gruplarıyla noktalanmıştır, ancak meyve sinekleri ve yuvarlak kurtlar gibi canlılar ihtiyaç duydukları genleri kaybetmişlerdir.
Diğer bir organizma olan Cryptococcus neoformans adlı maya, yaklaşık 50-150 milyon yıl önce Kretase'de bir ara metilasyon için anahtar genleri kaybetti. Ancak mevcut haliyle mantarın genomunda hala metil gruplarının bulunması dikkat çekicidir. Şimdi, Cell dergisinde 16 Ocak'ta yayınlanan teorik bir araştırmaya göre, bilim adamları, yeni bir evrim yolu sayesinde C. neoformans'ın epigenetik değişiklikleri on milyonlarca yıl sürdürmeyi başardığını varsayabiliyorlar.
San Francisco'daki California Üniversitesi'nde biyokimya ve biyofizik profesörü olan kıdemli yazar Dr. Hiten Madhani, “Evrimin sırrının açığa çıkmasını beklemiyorduk” diyor.
Bilim adamları, mayanın insanlarda mantar menenjite neden olduğunu daha iyi anlamak için C. neoformans üzerinde çalışıyorlar. UCSF'ye göre, mantar zayıf bağışıklık sistemine sahip insanlara bulaşır ve tüm HIV / AIDS ölümlerinin yaklaşık% 20'sinden sorumludur. Madhani ve meslektaşları günlerini, mayanın insan hücrelerine girmesine yardımcı olan kritik genler arayarak C. neoformans'ın genetik kodunu araştırarak geçiriyorlar. Ancak ekip, genetik materyalin metil gruplarıyla süslendiğine dair haberler ortaya çıktığında şaşırdı.
Bunu [C. neoformans] DNA metilasyonu … Buna ne bulacağımızı bile bilmeden bakmamız gerektiğini düşündüm, 'dedi Madhani.
Omurgalılarda ve bitkilerde hücreler, iki enzim kullanarak DNA'ya metil grupları ekler. De novo metiltransferaz adı verilen birincisi, metil gruplarını boyanmamış genlere bağlar. Enzim, sarmal DNA zincirinin her bir yarısını aynı metil grubu modeliyle boyayarak simetrik bir tasarım oluşturur. Hücre bölünmesi sırasında, çift sarmal açılır ve karşılık gelen yarımlardan iki yeni DNA zinciri oluşturur. Bu noktada, 'bakım metiltransferaz' adı verilen bir enzim, tüm metil gruplarını orijinal zincirden yeni inşa edilmiş yarıya kopyalamaya başlar.
Madhani ve meslektaşları, C. neoformans'ın zaman içindeki tarihini izlemek için mevcut evrim ağaçlarını inceledi ve mayanın atasının Kretase Dönemi'nde DNA metilasyonu için gerekli olan her iki enzime de sahip olduğunu buldular. Fakat bir yerlerde, C. neoformans de novo metiltransferaz yapmak için gereken geni kaybetti. Enzim olmadan vücut artık DNA'sına yeni metil grupları ekleyemezdi – yalnızca mevcut metil gruplarını kopyalayabilirdi.
Teoride, tek başına çalışırken bile, bir bakım enzimi, DNA'yı süresiz olarak metil gruplarında tutabilir – eğer her seferinde mükemmel bir kopya oluşturabilseydi.
Ekip, aslında, bir hücre her bölündüğünde enzimin hata yaptığını ve metil gruplarını kaybettiğini buldu. Petri kabında büyüdüklerinde, C. neoformans hücreleri bazen yanlışlıkla yeni metil grupları alırlar, DNA'da rastgele mutasyonların meydana gelmesine benzer. Bununla birlikte hücreler, metil gruplarını yenilerinden yaklaşık 20 kat daha hızlı kaybetti.
Ekip, yaklaşık 7.500 nesilde, her son metil grubunun yok olacağını ve enzimin kopyalanması için hiçbir şey kalmayacağını tahmin ediyor. C. neoformans'ın çoğalma hızı göz önüne alındığında, mayanın tüm metil gruplarını yaklaşık 130 yıl içinde kaybetmiş olması gerekir. Bunun yerine, epigenetik düzenlemeleri on milyonlarca yıl korudu.
Birçok gizem, C. neoformans'ta hala DNA metilasyonunu çevreliyor. Madhani'nin 2008 çalışmasına göre, metil gruplarının DNA zincirleri arasında kopyalanmasına ek olarak, mayanın insanlarda enfeksiyonlara nasıl yol açtığı söz konusu olduğunda bakım metiltransferaz önemli görünmektedir. Bütün bir enzim olmadan vücut hücrelere bu kadar verimli bir şekilde nüfuz edemez.
Madhani, “Etkili enfeksiyon için bunun neden gerekli olduğu hakkında hiçbir fikrimiz yok.”
Enzim ayrıca çalışmak için büyük miktarda kimyasal enerji gerektirir ve yalnızca metil gruplarını kopyalanmış DNA zincirlerinin temiz yarısına kopyalar. Buna karşılık, bioRxiv ön baskı sunucusunda yayınlanan bir rapora göre, diğer organizmalardaki eşdeğer enzimin çalışması için ek enerji gerekmiyor ve bazen herhangi bir metil grubu içermeyen çıplak DNA ile etkileşime giriyor.
Daha ileri araştırmalar, metilasyonun C. neoformans'ta nasıl çalıştığını ve bu yeni evrim biçiminin diğer organizmalarda ortaya çıkıp çıkmadığını gösterecektir.
