Noi perspective asupra legăturii dintre mutațiile genetice și evoluția biologică

Rezumatul experimentului realizat de biologul UTM Alex N. Nguyen Ba. Credit: Universitatea din Toronto Mississauga

În evoluția biologică, știm că este vorba despre supraviețuirea celui mai apt: organismele care dezvoltă trăsături genetice care le permit să se adapteze mai bine la mediul lor fizic au mai multe șanse să prospere și, prin urmare, să-și transmită genele.învingătorii descendenților lor.

De la cintezele cu ciocul mai lung de pe insula Galapagos studiate de biologul Charles Darwin, care le-au permis să prindă insecte mai eficient, până la capacitatea unor oameni față de alții de a digera laptele, procesul de selecție naturală are ca rezultat diferențe genetice care oferă unor organisme un avantaj. asupra altora.

O nouă cercetare a profesorului asistent de biologie la Universitatea din Toronto din Mississauga, Alex N. Nguyen Ba, adaugă o dimensiune importantă înțelegerii noastre a modului în care genele interacționează în procesul evolutiv.

Nguyen Ba este co-investigatorul principal al unui studiu publicat luna aceasta în jurnal Ştiinţă. Primul studiu de acest fel arată că diferite combinații de mutații genetice pot avea un impact asupra procesului evolutiv, o descoperire care ar putea beneficia de domenii precum medicina personalizată și designul de vaccinuri.

„Evoluția este o forță care conduce toată viața de pe această planetă”, spune Nguyen Ba. „Înțelegerea a ceea ce putem prezice despre adaptare a fost de mare interes pentru mulți oameni din domeniu”.

Adaptarea poate fi comparată cu escaladarea unui munte. Căile parcurse către diferitele vârfuri posibile sunt atribuite mutațiilor succesive, iar neregulile din teren pot fi atribuite combinațiilor specifice de mutații dobândite pe parcurs. Dar cum pot oamenii de știință să prezică traseul către vârful muntelui?

„Există implicații uriașe dacă putem înțelege ce se va întâmpla în viitor pentru organismele vii”, spune Nguyen Ba.

La laboratorul annb al UTM, Nguyen Ba și echipa sa de cercetători explorează mutațiile genetice ale celulelor și impactul acestora asupra evoluției folosind tehnologii de ultimă generație. Acestea includ biologia sintetică de mare capacitate – proiectarea de noi sisteme biologice sau modificarea celor existente în scopuri de cercetare – și un robot de dimensiunea unui birou capabil să proceseze un număr mare de probe biologice.

El a început studiul în urmă cu cinci ani, când era bursier postdoctoral la Desai Lab al Universității Harvard. Acolo a colaborat cu Christopher Bakerlee, co-investigatorul principal al studiului.

Împreună, Nguyen Ba și Bakerlee au folosit tehnologia de editare a genelor CRISPR pentru a modifica genele din celulele de drojdie, care este folosită în mod obișnuit în cercetarea ingineriei genetice, deoarece împărtășește unele gene cu oamenii.

Ei au lucrat cu 10 mutații missens, care sunt aberații în codul ADN care modifică producția de aminoacizi. Considerați elementele de bază ale vieții, aminoacizii sunt molecule care se combină pentru a forma proteine, care conduc totul, de la vindecarea rănilor la furnizarea de energie până la producerea de anticorpi.

Procesul de experimentare a implicat testarea tuturor combinațiilor posibile ale acestor mutații, 1.024 în total. Oamenii de știință au vrut să determine modul în care interacțiunile dintre gene afectează expresia anumitor trăsături genetice.

Nguyen Ba a încheiat ultimul an de studiu la UTM, unde a analizat și interpretat datele. Studiul a constatat că evoluția prelevează frecvent combinații de mutații genetice cu sinergie negativă între ele. Aceasta acționează asupra potențialului evolutiv al drojdiilor într-un mod negativ, de exemplu prin încetinirea ratei de adaptare a acestora.

Rezultatele contravin dogmei că toată adaptarea biologică se desfășoară într-un mod previzibil datorită unei legi biologice necunoscute. În schimb, combinațiile de mutații care s-au acumulat de-a lungul timpului dictează potențialul evolutiv viitor al unui organism.

Mai mult, spune el, contestă opinia predominantă în cercetarea genetică, potrivit căreia ar trebui să studiem câte o mutație genetică la un moment dat. Examinarea mutațiilor în combinație ne-ar putea ajuta să înțelegem bolile și să ducem la o medicină mai precisă.

„Arătăm acest lucru, astfel încât să avem o înțelegere completă a modului în care genele se comportă de fapt”, spune Nguyen Ba. „Combinațiile de mutații sunt probabil să fie foarte importante”.


Trecerea înaintea evoluției rezistenței la medicamentele TB


Mai multe informatii:
Christopher W. Bakerlee și colab., Epistasis idiosincratic duce la tendințe globale corelate cu fitness-ul, Ştiinţă (2022). DOI: 10.1126/science.abm4774

Furnizat de Universitatea din Toronto Mississauga

Citat: New Insights on the Link Between Genetic Mutations and Biological Evolution (17 mai 2022) Preluat la 18 mai 2022 de la https://phys.org/news/2022-05-insights-link-genetic-mutations-biological.html

Acest document este supus dreptului de autor. Cu excepția utilizării loiale în scopuri de studiu sau cercetare privată, nicio parte nu poate fi reprodusă fără permisiunea scrisă. Conținutul este oferit doar cu titlu informativ.

Add Comment