З чого починається вигляд

Гібриди різних видів безплідні тому, що:

• батько і мати мають різним числом хромосом- при об`єднанні генів одна або більше хромосом стає "зайвою";
• при однаковому числі хромосом, вони занадто різні, і білок Prdm9, що відповідає за "розрізання" хромосом і їх подальше "перемішування" працює неправильно, він не "впізнає" чужі хромосоми.

Якщо замінити його на білок іншого виду (наприклад мишачий на людський), то ці дрібні відмінності, які не дають йому правильно працювати, стають несуттєвими, він "ріже все як треба, незважаючи на дрібниці". І стерильні гібриди знаходять плодючість. Тобто стає можливим схрестити бузок з гладіолусом, а тюльпан з півонією. Мабуть.

новий вид рослин або тварин виходить при поділі перш єдиної популяції нездоланним бар`єром. Бар`єри можуть бути географічні - наприклад, якщо частина вихідної велику популяцію мігрувала занадто далеко і не захотіла або не змогла вернуться- або ж ареал раптом розділився на кілька частин, і частина особин виявилася відділена від решти (скажімо, на острові, при формуванні морського протоки) .

Відео: Як Твій Мозок Робить Тебе БІДНИМ? Секрети Мільйонерів (Іван Зімбіцкій ч.4)

Бар`єри можуть бути екологічними, коли всі живуть на одній і тій же місцевості, але при цьому деякі переходять в іншу екологічну нішу (наприклад, змінюють раціон харчування на трохи інший, або починають жити на інших деревах і т. Д.). Звичайно, ми тут сильно спрощуємо реальний стан справ, і біологи-еволюціоністи зараз знають про тонкощах видоутворення досить багато, однак, так чи інакше, результат виявляється один - в відокремилася «колонії» накопичуються генетичні відмінності, які визначають обличчя нового виду. Навіть якщо потім трапиться возз`єднання, то представники старої популяції і «колоністи» не зможуть дати плодовитого потомства, все закінчиться на першому поколінні (хоча сам по собі гібрид може бути цілком життєздатний - згадаємо мулів і лошаків).

Як видоутворення пов`язані з безпліддям гібридів? З одного боку, проблема може бути в числі хромосом. При заплідненні батьківські хромосоми об`єднуються в заплідненої яйцеклітини з материнськими: у людини, наприклад, виходить 23 плюс 23, і в підсумку диплоїдний хромосомний набір у людини становить 46. Але якщо брати коня і осла, то у них 64 і 62 хромосоми відповідно, тобто в мула (або в віслюка) від одного з батьків приходять 31, а від іншого - 32 хромосоми.

У чому тут справа? При звичайному клітинному розподілі все хромосоми подвоюються, а потім розходяться по дочірнім клітинам (такий варіант розподілу називається митозом). При формуванні ж статевих клітин відбувається поділ-мейоз, і спочатку тут ніякого подвоєння не відбувається - хромосомний набір розтягується по дочірнім клітинам, так що всім сперматозоїдам і яйцеклітин дістається випадкова суміш батьківських і материнських хромосом.

Але в разі гібрида, якого від батька або від матері дісталося нерівне число хромосом, виходить наступне: у якихось хромосом немає «напарників» від другого з батьків, і при формуванні статевих клітин через таких «одинаків» порушується розподіл хромосомного набору, так що виходить в результаті статева клітина не буде корисною. (Зауважимо, що безпліддя, постигающее мулів і лошаків, на 100% стосується лише самців, від їх самок можна отримати потомство, схрещуючи їх з «справжніми» кіньми і ослами.)

Однак безплідні гібриди виникають і тоді, коли обоє батьків мають однаковий хромосомним набором. Вважається, що тут винна власна несхожість хромосом. При розподілі клітини-попередниці сперматозоїда чи яйцеклітини батьківські і материнські хромосоми на час зближуються один з одним - цей процес називається кон`югацією. Зблизившись, вони обмінюються власними фрагментами, тобто в батьківську хромосому виявляється вшитий фрагмент з материнської, а в неї, в свою чергу, перенесений фрагмент батьківській - відбувається так званий кросинговер. (Причому копійований послідовність ДНК заміщає собою ту, що була в хромосомі раніше.) Стерпні шматки можуть бути вельми і вельми великими. У разі стерильних гібридів хромосоми не можуть належним чином скон`югіровать і обмінятися послідовностями. Але що тут відбувається на молекулярному рівні?

У статті, опублікованій в "Nature", група дослідників з Оксфорда описує механізм роботи гена Prdm9. Про нього давно було відомо, що він якось пов`язаний з безпліддям гібридів, і що його в якійсь мірі можна назвати геном видоутворення. Також відомо, що білок, який кодується Prdm9, зв`язується з хромосомами. Бенджамін Девіс (Ben Davies) і його колеги взяли мишей-гібридів, які вийшли при схрещуванні двох диких підвидів із Західної та Східної Європи і які були безплідні, і замінили у цих гібридів фрагмент гена, що відповідає за взаємодію з ДНК - шматок мишачої ДНК прибрали, а замість неї вставили шматок з людського Prdm9. І до гібридних тваринам повернулася плодючість.

Відео: З чого починається форекс (робота в інтернеті для новачків)

Білок Prdm9 під час кросинговеру (тобто коли батьківські хромосоми обмінюються своїми частинами) потрібен для того, щоб вказати місця в ДНК, де потрібно зробити розріз - без розрізу ніякого обміну не буде. Зрозуміло, що в материнській і батьківській хромосомах вони повинні строго відповідати один одному, і білок тому відразу обидві хромосоми і тримає. Однак, як показали експерименти, Prdm9 у мишей-гібридів зв`язується або з однієї хромосоми з пари, або з іншого, але ніколи - з обома.

Хоча схожість між хромосомами, отриманих гібридами від батьків з різних підвидів, досягало більш ніж 98%, білок все одно «відмовлявся» дізнаватися їх - і взаємодіяти з ними - одночасно. Швидше за все, при спробі обмінятися своїми фрагментами через відсутність білка-розмітника у хромосом все йшло не так, як треба, і в статевих клітинах виявлялися нежиттєздатні копії геному. Нездатні дати плідних гібридів, їх батьки, що відносяться до різних (хоча мають спільний кордон) популяціям, продовжать накопичувати відмінності в геномах.

Якби від їх схрещування потомство виходило б плідним, то з`являються мутації, переходячи з покоління в покоління, потрапляли б в загальну генетичну «скарбничку» одного виду. Однак через Prdm9 гібриди стали стерильні - можна сказати, що цей ген в молекулярному сенсі дійсно командує старт видоутворення.

З іншого боку, людський Prdm9 виявився в змозі вирішити проблему - оскільки він був з зовсім далекого виду Homo sapiens, для нього не грали ніякої ролі відмінності між хромосомами різновидів мишей. Звідси, з одного боку, слід, що видоутворення може обернутися назад, якщо ген Prdm9 мутує і в результаті мутації зможе знову правильно з`єднувати хромосоми для обміну генетичним матеріалом.

З іншого боку, очевидно, що Prdm9 важливо постійно залишатися зі «своїм» геномом: зміни в спадковому матеріалі відбуваються завжди і у всіх, але в тому випадку, якщо популяція відділена, все це як би вариться в загальному генетичному «котлі», і дуже невеликі зміни в послідовності ДНК для Prdm9 цілком переборні. Але, якщо хромосоми у різних особин раптом переходять у взаємних відмінності деякий поріг, то білок Prdm9 зробить індивідуума, в якому такі хромосоми зійшлися, безплідним.

Звичайно, тут ще треба з`ясовувати, як змінюється сам ген Prdm9 згодом, як він відчуває різницю між хромосомними наборами, чи є схожий механізм (і схожий білок) в інших групах живих істот і т. Д., Однак безсумнівно, що вже з отриманими результатами біологи помітно просунулися в розумінні молекулярних механізмів появи нових видів.

Джерело: nkj.ru