Новое исследование показывает, что генетическая предсказуемость неуклонно разрушается в ходе эволюции

415

Важнейшей целью генетики и эволюции является предсказание последствий мутаций, которые могут произойти в будущем, и вывод о последствиях тех, которые произошли в прошлом. Чтобы сделать эти прогнозы, ученые обычно предполагают, что эффекты мутации, проверенные в настоящем, применимы к прошлым и будущим версиям одного и того же гена.

Это предположение оказывается неверным для большинства мутаций, показывает новое исследование ученых Чикагского университета. Объединив передовые методы экспериментальной биохимии и эволюционную реконструкцию древних белков, исследование напрямую измерило, как эффекты каждой возможной мутации в биологически важном гене менялись на протяжении 700 миллионов лет эволюции.

По мере развития гена эффекты большинства мутаций постоянно и случайным образом менялись, часто переходя от очень вредных к несущественным или наоборот.

Этот постоянный дрейф делает невозможным надежное предсказание эффектов большинства мутаций в будущем или в прошлом.

Полученные данные также подразумевают, что потенциальная судьба мутации в ходе эволюции определяется не только естественным отбором, но и определенным набором случайных событий, которые произошли в ходе истории гена.

Эти события определяют эффект, который каждая мутация оказывает в каждый момент времени, и, следовательно, вероятность того, что она будет включена в ген в ходе эволюции.

«Многие думают, что естественный отбор оптимизировал все наши гены, чтобы они выполняли свою работу наилучшим образом», — сказал Джозеф Торнтон, профессор экологии, эволюции и генетики человека и старший автор исследования.

«Наши результаты показывают, что современные гены являются результатом определенного каскада случайных, но последовательных случайных событий, каждое из которых определяет следующие шаги, которые эволюция может предпринять в любой момент истории».

Практическая польза от работы группы заключается в том, что она дает ученым возможность количественно оценить будущую непредсказуемость с помощью экспериментов. Джозеф Торнтон привел в качестве примера SARS-CoV2.

«Постоянно появляются новые варианты вируса, и мы хотели бы предсказать, могут ли они быть опасными или станут ли опасными с дальнейшими мутациями», — сказал Торнтон. «Наши результаты означают, что глубокое мутационное сканирование одной версии вируса не может дать надежных прогнозов, поскольку вирус постепенно отходит от этой старой версии.

Но если у нас есть серия этих экспериментов с вирусом во времени, мы будем знать, насколько вероятно изменение эффекта каждой отдельной мутации в течение заданного периода эволюционного времени. Это означает, что мы можем точно выразить, насколько уверенны мы можем быть, когда предсказываем эффект любой конкретной мутации в любом будущем вирусе».

Исследование было опубликовано в журнале Science.

Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии