Болезненная эволюция

Модератор: Analogopotom

Болезненная эволюция

Сообщение tmt » 09 мар 2007, 00:36

Гнездящиеся в нас вирусы и бактерии могут кардинальным образом ускорять эволюционные процессы, быстро перемещая фрагменты ДНК между различными разновидностями живых организмов. Столь смелый вывод был сделан американскими генетиками из частного Университета Райса (Rice University, г. Хьюстон, штат Техас, основан в 1891 году на средства филантропа Уильяма Райса). Соответствующая статья опубликована в Physical Review Letters (PRL) 29 января.

В принципе, многочисленные проекты последнего десятилетия, посвященные картированию генома, уже показали, что генная информация может передаваться таким необычным образом - то есть "переезжая" верхом на крошечных живых носителях, однако теперь биологи в своих построениях пошли еще дальше - они утверждают, что именно заражение микрофлорой и дает толчок к быстрому развитию организмов, приобретению ими принципиально новых функций и признаков.

"Переезды" фрагментов ДНК получили в специальной литературе название горизонтального генного транспорта (horizontal gene transfer - HGT). Сама мысль о возможности такого переноса (между отдельно существующими организмами, а не от родителей к потомству) появилась еще полстолетия назад, но тогда она решительно высмеивалась, и лишь появление бактерий, резистентных к испытанным лекарственным средствам, и последующие открытия (вроде идентификации специализированного белка, используемого микроорганизмами для обмена генетической информацией) уже в наше время привели к широкому признанию этой концепции. А уже искусственный "горизонтальный перенос", собственно, и лежит в основе многих методов генной инженерии. По сравнению с более привычной идеей полового отбора и случайными последовательностями "точечных" мутаций (point mutations) у всех таких трансферов есть неоспоримое преимущество: изменения в геноме, вызываемые перемещениями болезнетворных (патогенных) микроорганизмов (а также нейтральных и симбионтов), могут быть не только весьма действенными, но и определенным образом обусловленными, следовательно, они позволяют объяснить "противоестественное" ускорение эволюционных процессов в самых "проблемных" направлениях. Кроме того, каждый такой перенос сопоставим с целой серией обычных генетических мутаций, протекающих при этом еще и в чрезвычайно сжатые сроки.

Нынешний вид молекулярных цепочек, отвечающих за передачу наследственной информации, во многом определяется именно "мусорной" деятельностью микроорганизмов - это касается и человека, и животных, например, мышей, и даже пшеницы: везде присутствуют эти самые HGT-вставки. Майкл Дим (Michael Deem), специалист по генной инженерии из Университета Райса, поясняет, что подобные сигнатуры позволяют микробиологам отследить этапы развития адаптивной иммунной системы у людей и некоторых других позвоночных за последние 400 миллионов лет. "В какой-то момент вирусы и бактерии находят полезный белок или ген, и после этого он может быть передан более сложным разновидностям. Я думаю, что эти процессы могут считаться основным механизмом, за счет которого происходит приобретение [живыми организмами] принципиально новых функций", - говорит Майкл Дим.

Как известно, взгляды на эволюционное развитие (в основе которого лежит теория Дарвина) в науке тоже "эволюционируют", приобретают определенную глубину, обрастают деталями, изложение конкретных аспектов теории становится все более и более запутанным для людей непосвященных. На настоящий момент собрано множество удивительных фактов. Так, например, анализ ископаемых останков показывает, что одноклеточные организмы появились на Земле приблизительно 3,5 миллиарда лет назад (едва ли не на заре существования Солнечной системы, которой не более 5 миллиардов лет). Однако потребовалось долгих 2,5 миллиарда лет на то, чтобы на нашей планете развились первые многоклеточные организмы. Наконец, еще за миллиард лет эти первые многоклеточные организмы, проэволюционировав, породили все то многообразие форм растений и животных, которое мы наблюдаем сейчас. За счет чего же темпы эволюционных процессов могли увеличиваться столь кардинальным образом?

По мнению группы профессора Дима (которая занята сейчас внедрением статистических методов, применяемых в физике, в молекулярную биологию - отсюда, видимо, и публикации в "непрофильном" физическом журнале), именно случаи горизонтальных переносов отдельных генов и небольших генных блоков в геномы эволюционно далеких организмов могли сыграть определяющую роль в эволюционном скачке, позволившем ранним многоклеточным организмам стремительно усложниться и достичь нынешних высот развития. "Простые организмы мы можем сравнить с отдельными элементарными кубиками игры "Лего", - объясняет Дим. - Если вы получите в свое распоряжение достаточное количество разнообразных элементов этого конструктора, то сможете собрать разные интересные структуры. Около трех миллиардов лет потребовалось только на то, чтобы получить первые элементы, но как только они были получены, работа сразу закипела: одни и те же элементы могли сопрягаться самыми различными способами". Модульная структура генов сделала их идеальным объектом для "конструирования" посредством HGT, что позволяло заимствовать благоприобретенные черты, переставлять их между различными разновидностями.

Все эти рассуждения заставляют вспомнить учение древнегреческого (сицилийского) философа, пророка и чудотворца V в. до н. э. Эмпедокла из Акраганта, которое он изложил в поэмах "О природе" и "О жизни". По Эмпедоклу, все живые существа (не только животные, но и люди) возникли из соединяющихся в Эпоху Любви независимо возникших отдельных частей тел - рук, ног, глаз, голов и т.д. В ряде случаев члены соединялись как попало (и чем вам ни конструктор "Лего"?!), так что образовывались, например, "быкородные человеколицые", но со временем выжили лишь те создания, у которых соединение членов было правильно и сообразно...

Нужно заметить, что хотя наличие аналогов всех этих надорганизменных процессов теперь уже не отрицается, все-таки однозначной оценки роли горизонтальных обменов генетической информацией в эволюции крупных животных и растений в научном сообществе нет. Некоторые ученые склонны согласиться лишь с тем, что процессы HGT существенны только для мельчайших организмов.

Так, специалист по молекулярной эволюции профессор Отто Берг (Otto Berg) из шведского Университета города Упсала (Uppsala universitet), который не принимал непосредственного участия в вышеописанных исследованиях, считает, что заключение о возможности рекомбинаций генов (переобъединения родительских генетических последовательностей) и горизонтального генного транспорта на современном этапе уже не может оспариваться, и вообще это все весьма и весьма существенно для микроорганизмов. Горизонтальные генные переносы становятся особенно действенными тогда, когда та или иная разновидность испытывает мощное давление окружающей среды - находится на грани вымирания. Например, если бактерии испытывают воздействие антибиотиков, то они должны либо выработать к ним иммунитет (так называемая антибиотикорезистентность), либо умереть - третьего не дано. Поэтому абсолютно любые благоприобретаемые черты, которые даруют им устойчивость к препаратам, могут получить в колонии самое широкое распространение - закрепляться среди всех выживших ее обитателей. "Когда популяция сталкивается с проблемой выживания или необходимостью завоевания новой экологической ниши, то генетический выбор новых функций может быть особенно прочным, и HGT тогда действительно способно играть главенствующую роль", - говорит Берг.

Источники:
Does evolution select for faster evolvers? Study: Horizontal gene transfer adds to complexity, speed of evolution - Rice University - News & Media
Evolution Getting Faster Thanks to Germs, Viruses, Study Says - National Geographic News
Study: Genetic info swapped between different species - CNET
Мир построен по принципу аналогии.

"АВРОРА" тонет.
Аватара пользователя
tmt
Прокопий Кесарийский
Прокопий Кесарийский
 
Сообщения: 8418
Зарегистрирован: 24 апр 2006, 11:35
Откуда: georgia

Сообщение tmt » 09 мар 2007, 00:39

Нога неандертальца и скачок для человечества

Неандертальцы - это существа, которые по своему виду были наиболее близки к человеку современного типа, однако теперь они не считаются нашими прямыми предками. Если верить новейшим исследованиям в этой области - то есть результатам анализа ДНК от вымерших Homo neandertalis, - вся "ветвь" неандертальцев "отошла" от генеалогического древа сапиенсов приблизительно 450-500 тысяч лет назад. Современные люди возникли 150-200 тысяч лет назад в Африке и мигрировали в Европу 40 тысяч лет назад (через Южную Азию). Затем за 10 тысяч лет европейцы-неандертальцы практически вымерли - либо из-за ухудшения климатических условий, либо из-за прямой конкуренции с нашими пращурами.

Проект по восстановлению "карты" ядерной ДНК, добытой из 38000-летней ископаемой берцовой кости неандертальца из Хорватии (этот проект стартовал несколько месяцев тому назад в Германии), поставил своей задачей сравнение информации, полученной новым высокопроизводительным методом, с данными по ДНК современных людей и шимпанзе (секвенирование ДНК шимпанзе - другого ближайшего родственника человека - было успешно завершено в 2005 году). Научную группу возглавил Рихард Грен (Richard Green) из Института эволюционной антропологии имени Макса Планка (Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie - MPI EVA) в Лейпциге.

Немецким ученым удалось выделить порядка миллиона пар оснований ДНК, положив тем самым начало созданию общей "геномной библиотеки" неандертальцев (пары оснований - это те самые "буквы" генетического алфавита, которые объединяются в ДНК и содержат в себе закодированную информацию обо всех особенностях индивидуума - от цвета волос до формы тела). Результаты исследований, опубликованные теперь в журнале Nature, позволяют, в частности, предположить, что все неандертальцы вышли из относительно небольшой первоначальной группы, состоящей всего из 3 тысяч особей.

"Неандертальцы - это гоминидная группа, которая наиболее близко связана с ныне живущими людьми, и таким образом секвенирование неандертальского ядерного генома поможет нам создать ресурс небывалой ценности, пригодный для подробного аннотирования человеческого генома", - пишут авторы статьи из Nature.

А вот авторам еще одной работы, изданной параллельно с вышеназванной в другом известнейшем научном журнале - Science, - на основании анализа ДНК все той же самой древней хорватской кости впервые удалось достоверно показать, что современных людей и неандертальцев объединяют 99,5 процента генетического материала. Используя иной тип анализа ДНК, эта группа ученых смогла выяснить, что общими у современных людей и неандертальцев можно считать приблизительно три миллиона различных пар оснований (вообще на то, чтобы полностью расшифровать геном неандертальцев, потребуется в лучшем случае еще года два, в худшем - десятилетия, если учитывать специфические сложности, борьбу с загрязнениями и т.д...). Генетические различия, выявленные на настоящий момент между людьми и неандертальцами, выглядят исчезающе малыми, если сравнивать их с приблизительно 30-50 миллионами различных пар оснований, обнаруженных у людей и шимпанзе.

Как ни странно, даже самый тщательный анализ до сих пор не позволяет найти прямых свидетельств того, что люди и неандертальцы как-то скрещивались, хотя как раз в последние недели появилась еще одна пара работ, в которых (на основе косвенных признаков - в первом случае анатомических, во втором - генетических) в очередной раз делаются выводы как о возможности брачных союзов между представителями разных "человечеств", так и о вероятности полного поглощения нашими предками вымирающих остатков неандертальских племен. Явных противоречий между всеми этими различными исследованиями нет, так как вывод об отсутствии скрещивания до сих пор делался как правило на основе анализа митохондриальной (а не ядерной) ДНК, она, как известно, лучше сохраняется, но наследуется только по материнской линии.

Вывод о возможности ассимилирования неандертальцев сапиенсами озвучила группа, возглавляемая известным антропологом Эриком Тринкаусом (Eric Trinkaus), работающим в Вашингтонском университете (Washington University) в Сент-Луисе. Изучив окаменелости древнего человека из румынской "Пещеры пожилой женщины", которым 30-35 тысяч лет (сама находка была сделана в 1952 году), Тринкаус обратил свое особое внимание на нижнюю челюсть, большой "затылочный узел" - выпуклость на тыльной стороне черепа - и кости плечевого пояса, которые имели вполне неандертальский вид в отличие от остальных частей скелета - типично человеческих - то есть принадлежащих виду Homo sapiens (соответствующая статья вышла в американском научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences - PNAS). В связи с этим открытием сразу вспомнился и найденный в 1999 году в Португалии скелет "гибридного" детеныша "Лагар-Вельо" (Lagar Velho) возрастом 25 тысяч лет.

В том же журнале PNAS вышла и статья американского генетика Брюса Лана (Bruce Lahn) и его коллег из Чикагского университета (University of Chicago), которые сосредоточились на изучении человеческого гена microcephalin, мутации которого приводят к микроцефалии. Исследователи пришли к выводу, что самый распространенный вариант этого гена (так называемые D-аллели, сейчас они встречаются у 70% населения Земли) появился около 37 тысяч лет назад и очень быстро разошелся по всему миру (он давал какое-то очень важное преимущество его владельцам). Детальный анализ структуры этого варианта гена у современных людей позволил предположить, что его возраст составляет свыше миллиона лет, что гораздо больше того срока, когда он мог появиться собственно у человека. Таким образом вполне вероятным кажется предположение, что этот ген "достался" Homo sapiens при скрещивании с какими-то предшественниками-неудачниками, например, с неандертальцами (37 тысяч лет назад - это очень подходящий момент). Для подтверждения гипотезы надо будет в расшифрованном геноме неандертальца отыскать этот самый ген microcephalin, что также планируется сделать в будущем. К тому же помимо "микроцефалиновых" D-аллелей могут отыскаться и другие гены-"метки", полученные нашими предками при скрещивании с другими более архаичными видами.

В целом, обилие всех вышеописанных проектов говорит о настоящем рассвете геномных исследований, связанных с неандертальцами. В этом, по крайней мере, уверен директор Объединенного института генома (Joint Genome Institute) при американском Министерстве энергетики (U.S. Department of Energy) Эдвард Рубин (Edward Rubin) - один из соавторов статьи, опубликованной в Science. "Так или иначе это приведет к изменению взглядов на антропологию, - говорит Рубин. - Мы, конечно, уже не вернем неандертальцев, но сможем сравнить их геном с человеческим".

Источники:
Neandertal DNA Partially Mapped, Studies Show - National Geographic News
New DNA Test Is Yielding Clues to Neanderthals - The New York Times
Мир построен по принципу аналогии.

"АВРОРА" тонет.
Аватара пользователя
tmt
Прокопий Кесарийский
Прокопий Кесарийский
 
Сообщения: 8418
Зарегистрирован: 24 апр 2006, 11:35
Откуда: georgia

Сообщение tmt » 09 мар 2007, 00:41

Неандертальцев погубил Великий холод

Изображение

Возможно, это самая ужасная из всех детективных историй за все время существования нашей планеты. Речь идет о смерти целого человечества - неандертальцев, которые когда-то жили в Европе, но почти 30 000 лет назад полностью вымерли. В число основных подозреваемых включают резкое изменение климатических условий и деятельность наших собственных предков (Homo sapiens). Теперь 30 ученых объединили усилия для того, чтобы, наконец, поставить точку в давнем споре и дать самый авторитетный ответ на все эти загадки.

Группа археологов, антропологов, геологов и специалистов по моделированию климата во главе с Тьердом ван Анделем (Tjeerd van Andel) из Кембриджского университета тщательно изучила обширный набор новых биологических, экологических и социологических данных, относящихся к промежутку между 20 000 и 40 000 гг. до н.э. Данные включают в себя образцы осадочных пород, исследования приблизительно 400 археологических месторождений и информацию, полученную от обследований окаменелых костей и каменных инструментов. К этому добавлены самые современные модели климата и радиометрические датировки человеческих и неандертальских стоянок и артефактов. Впервые исследователи смогли надежно проследить миграции обеих разновидностей гоминида. В результате основной причиной гибели неандертальцев признаны суровые зимы последнего ледникового периода.

Выяснилось, что неандертальцы не имели подходящей одежды или каких-либо технологических ноу-хау для того, чтобы успешно бороться с холодом. Причем все свидетельствует о том, что и первые люди современного типа едва не разделили ту же самую печальную участь несчастных неандертальцев.

Ледяные ядра, извлеченные из районов вечной мерзлоты в Гренландии, показали, что климат Европы очень сильно менялся на протяжении последнего ледникового периода, особенно 70 000 - 20 000 лет назад. Холодные ледниковые периоды прерывались более теплыми временами, и средняя температура могла повышаться и падать на несколько градусов в течение десятилетия. Изучение образцов, извлеченных из районов вечной мерзлоты, позволило обнаружить останки мелких животных, зерен пыльцы и прочие окаменелости, все это дает право утверждать, что изменения климата имели решающее значение для флоры и фауны того времени. Неандертальцы и кроманьонцы не имели никакой защиты от этих факторов.

Когда зимняя температура 30 000 лет назад резко упала до минус 10 °C и началось продвижение ледников, неандертальцы отступили из северной Европы на юг. Однако ученые теперь выяснили, что люди Ориньякской культуры (самые ранние люди современного физического типа, которые появились приблизительно 40 000 лет назад, в верхнем палеолите; эта археологическая культура названа так по раскопкам в пещере Ориньяк (Aurignac) в департаменте Верхняя Гаронна во Франции) также не были способны справиться с холодом. Они также отступили на юг примерно 25 000 лет назад, о чем говорят несколько убежищ на юго-западе Франции и берегах Черного моря, вынуждено сосуществуя вместе с неандертальцами в южной Европе на протяжении тысяч лет. И те, и другие из последних сил боролись за резко сократившиеся жизненные ресурсы, оба человечества были близки к тому, чтобы навсегда исчезнуть с лица Земли, и только чудо позволило нашим предкам победить в смертельном состязании за право называться "наиболее развитой расой".

Неандертальцы вымерли приблизительно 28 000 лет назад. А 29 000 - 30 000 лет назад в Восточной Европе появились носители так называемой Граветтской культуры (Gravettians, верхнепалеолитическая культура, названа так по стоянке Ла-Граветт во французском департаменте Дордонь), тогда и появились новые орудия вроде копьеметалок (атлатлей) и рыболовных сетей, что позволило существенно расширить диапазон доступных видов добычи. Кроме того, пришельцы имели одежду, чтобы защищаться от холода, - сшитые между собой шкуры (неандертальцы тоже носили одежду из шкур, но именно поздние кроманьонцы научились шить меховую одежду, а не просто обертывать ее вокруг тела) и ткани, а также, возможно, более развитые социальные структуры. Их способность выносить холод, царивший в Европе 18 000 - 25 000 лет назад, позволила восстановить человеческую популяцию.

Источники:
Big chill killed off the Neanderthals - New Scientist
Neanderthals 'were frozen out of existence' - Ananova
Мир построен по принципу аналогии.

"АВРОРА" тонет.
Аватара пользователя
tmt
Прокопий Кесарийский
Прокопий Кесарийский
 
Сообщения: 8418
Зарегистрирован: 24 апр 2006, 11:35
Откуда: georgia

Сообщение Gosha » 08 апр 2007, 19:17

Болезненная эволюция. Об этом говорили очень много. Эволюция и мутация. Мутация = болезненной эвалюции.
Вероятности отрицать не могу, достоверности не вижу. М. Ломоносов
Аватара пользователя
Gosha
Фукидид
Фукидид
 
Сообщения: 2337
Зарегистрирован: 01 апр 2007, 10:16
Откуда: Moscow

Сообщение Gosha » 08 апр 2007, 19:26

Насколько я знаю, неандертальцы, были обладателями первой группы крови, и единственным занятием их была охота. Неандертальцы не исчезли, они были ассимилированы кроманьонцами.
Вероятности отрицать не могу, достоверности не вижу. М. Ломоносов
Аватара пользователя
Gosha
Фукидид
Фукидид
 
Сообщения: 2337
Зарегистрирован: 01 апр 2007, 10:16
Откуда: Moscow


Вернуться в Новые теории

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 19