В журнале Nature было опубликовано исследование, которое, вероятно, радикально поменяет наше понимание эволюции.
Обычно мутации происходят в результате повреждения или недостаточной репарации, однако ученые из Университета Калифорнии (США) и Института Макса Планка (Германия) решили более детально изучить этот вопрос, исследуя геном обычной придорожной травы.
«Мы всегда считали, что мутации происходят случайным образом», – комментирует ведущий автор исследования Грэй Монро. «Но оказалось, что этот процесс очень даже неслучайный и более того – устроен таким образом, что идет на пользу жизнедеятельности растений. Это принципиально новое представление о мутационных изменениях».
На протяжении трех лет исследования ученые секвенировали геном растения Arabidopsis thaliana (резушка Таля), имеющего репутацию главного лабораторного растения, геном которого состоит из достаточно малого количества оснований – около 120 млн (к примеру, у человека геном представлен 3 млрд оснований).
Секвенирование выявило более 1 млн мутаций, среди которых был определен паттерн неслучайного характера. Вопреки принципу случайности, были обнаружены участки ДНК с низким числом мутаций – в том числе в регионах с эссенциальными генами, отвечающими за клеточный рост и экспрессию генов. Эти участки характеризовались высокой чувствительностью к мутациям, которая, однако, компенсировалась высокой репарационной активностью.
Исследователи обнаружили, что структура покрытия белком ДНК оказалась хорошим предиктором ее мутационной изменчивости, т.е. для некоторых генов стало возможным определить вероятность их мутации.
Растениям удалось развить особый механизм для защиты наиболее важных мест генома от мутаций. Данное открытие позволит улучшить процесс культивирования растений и дает основания для разработки аналогичных механизмов в контексте человеческого генома.