ข่าว | เปิดเบื้องหลัง ‘ยีนเห็นแก่ตัว’: นักวิทยาศาสตร์ใช้จีโนมิกส์ติดตามวิวัฒนาการและผลกระทบ
ยีนเห็นแก่ตัวบิดเบือนกฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรมโดยไม่คำนึงถึงชะตากรรมของสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน นักชีววิทยาจาก University of Rochester ใช้จีโนมิกส์ประชากรเปิดเผยเป็นครั้งแรกว่าองค์ประกอบทางพันธุกรรมเห็นแก่ตัวที่เรียกว่า Segregation Distorter (SD) วิวัฒนาการอย่างไร และส่งผลต่อโครงสร้างจีโนมเมื่อเวลาผ่านไปอย่างไร
การศึกษานี้นำโดย Amanda Larracuente รองศาสตราจารย์ด้านชีววิทยา และ Daven Presgraves ศาสตราจารย์และหัวหน้าภาควิชาชีววิทยา และตีพิมพ์ใน eLife พวกเขาพบว่า SD ไม่เพียงเปลี่ยนการจัดระเบียบของโครโมโซม แต่ยังลดความหลากหลายทางพันธุกรรมอย่างมาก
การหาลำดับจีโนมทั้งหมดของยีนเห็นแก่ตัวในแมลงหวี่เป็นครั้งแรก
ทีมวิจัยเลือกแมลงหวี่เป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบ แมลงขนาดเล็กชนิดนี้มียีนที่เกี่ยวข้องกับโรคร่วมกับมนุษย์ประมาณ 70% และมีวงจรสืบพันธุ์สั้น จึงสร้างประชากรได้หลายรุ่นอย่างรวดเร็ว
นักวิจัยพบว่า เมื่อแมลงหวี่เพศเมียมีโครโมโซม SD ลูกประมาณ 50% จะได้รับโครโมโซมนี้ ซึ่งสอดคล้องกับการถ่ายทอดแบบเมนเดล แต่ในเพศผู้แตกต่างกันมาก โดยถ่ายทอดโครโมโซม SD ให้ลูกเกือบ 100% เนื่องจาก SD "ฆ่า" อสุจิที่ไม่มีโครโมโซมนี้ จึงผูกขาดการถ่ายทอดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
SD ทำเช่นนี้ได้อย่างไร งานวิจัยแสดงว่า SD วิวัฒนาการเป็นซูเปอร์ยีน ซึ่งเป็นบริเวณบนโครโมโซมที่มียีนเห็นแก่ตัวหลายยีนเชื่อมโยงกันอย่างแน่นหนาและถ่ายทอดร่วมกัน โครงสร้างนี้ทำให้ยีนทำงานเป็นกลุ่มและเพิ่มโอกาสถ่ายทอดได้อย่างมาก
ศาสตราจารย์ Presgraves กล่าวว่า "นี่เป็นการหาลำดับจีโนมทั้งหมดของโครโมโซม SD เป็นครั้งแรก ทำให้เราเปิดเผยประวัติของซูเปอร์ยีนนี้และผลกระทบในวงกว้างต่อจีโนมได้เป็นครั้งแรก"
ข้อได้เปรียบระยะสั้นของซูเปอร์ยีนอาจนำไปสู่การล่มสลายในระยะยาว
แม้ซูเปอร์ยีนมีข้อได้เปรียบระยะสั้นชัดเจนจากการถ่ายทอดที่เกือบสมบูรณ์ แต่นักวิจัยพบว่าข้อได้เปรียบนี้แลกมาด้วยการขัดขวางการรวมตัวใหม่ทางพันธุกรรม
ในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศตามปกติ โครโมโซมจากพ่อและแม่จะรวมตัวใหม่และแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม ทำให้ลูกแต่ละคนมีลักษณะเฉพาะ การรวมตัวใหม่เพิ่มความหลากหลายทางพันธุกรรม และเปิดโอกาสให้การคัดเลือกโดยธรรมชาติกำจัดการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายพร้อมคงสายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์ไว้
โครโมโซม SD ไม่ผ่านการรวมตัวใหม่นี้ โดยหลีกเลี่ยงการแลกเปลี่ยนยีนกับโครโมโซมปกติเพื่อให้ถ่ายทอดเป็นช่วงที่สมบูรณ์ ผลที่ตามมาคือโครโมโซมนี้กลายเป็นแหล่งสะสมการกลายพันธุ์ งานวิจัยพบว่าโครโมโซม SD สะสมการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายมากกว่าโครโมโซมทั่วไปมาก
ศาสตราจารย์ Larracuente อธิบายว่า "เมื่อไม่มีการรวมตัวใหม่ทางพันธุกรรม โครโมโซม SD ไม่สามารถอาศัยการคัดเลือกโดยธรรมชาติเพื่อกำจัดการกลายพันธุ์ได้ และการกลายพันธุ์เหล่านี้อาจทำลายการทำงานหรือการควบคุมยีน"
ศาสตราจารย์ Presgraves ยังระบุว่า การหลีกเลี่ยงการรวมตัวใหม่อาจค่อย ๆ ผลักให้ SD สูญพันธุ์ทางวิวัฒนาการ
เขากล่าวว่า "เนื่องจากขาดการรวมตัวใหม่ โครโมโซม SD จึงเริ่มแสดงสัญญาณการเสื่อมถอยทางวิวัฒนาการ"
เหตุใดยีนเห็นแก่ตัวจึงสำคัญ: จากระดับจุลภาคสู่ภาพรวม
งานวิจัยเรื่อง SD ไม่เพียงเปิดเผยว่ายีนบางชนิดฝ่าฝืนกฎการถ่ายทอดที่เท่าเทียมอย่างไร แต่ยังแสดงให้เห็นว่าประโยชน์ทางวิวัฒนาการระยะสั้นอาจมีต้นทุนระยะยาว
ในภาพรวม องค์ประกอบทางพันธุกรรมเห็นแก่ตัวพบได้ทั่วจีโนมมนุษย์ บางชนิดอาจรบกวนสัดส่วนเพศ ส่งผลต่อภาวะเจริญพันธุ์ เพิ่มความเสี่ยงต่อการกลายพันธุ์ หรือเร่งการสูญพันธุ์ของประชากร ความเข้าใจปัจจัยเหล่านี้ให้ดีขึ้นอาจเป็นเบาะแสสำคัญสำหรับการวิจัยโรคทางพันธุกรรมและสุขภาพการเจริญพันธุ์ในอนาคต
แหล่งที่มาของเรื่อง:
รวบรวมจากอินเทอร์เน็ต
เมื่อส่งแบบฟอร์ม คุณยอมรับ นโยบายความเป็นส่วนตัว เพื่อให้เราประมวลผลข้อมูลติดต่อและข้อมูลคำปรึกษาที่คุณให้ไว้ และยอมรับ ข้อกำหนดในการให้บริการ และยินยอมให้เราติดต่อคุณเกี่ยวกับการสอบถามนี้
ข่าว | เปิดเบื้องหลัง ‘ยีนเห็นแก่ตัว’: นักวิทยาศาสตร์ใช้จีโนมิกส์ติดตามวิวัฒนาการและผลกระทบ
ข่าว | เปิดเบื้องหลัง ‘ยีนเห็นแก่ตัว’: นักวิทยาศาสตร์ใช้จีโนมิกส์ติดตามวิวัฒนาการและผลกระทบ
ยีนเห็นแก่ตัวบิดเบือนกฎการถ่ายทอดทางพันธุกรรมโดยไม่คำนึงถึงชะตากรรมของสิ่งมีชีวิตเจ้าบ้าน นักชีววิทยาจาก University of Rochester ใช้จีโนมิกส์ประชากรเปิดเผยเป็นครั้งแรกว่าองค์ประกอบทางพันธุกรรมเห็นแก่ตัวที่เรียกว่า Segregation Distorter (SD) วิวัฒนาการอย่างไร และส่งผลต่อโครงสร้างจีโนมเมื่อเวลาผ่านไปอย่างไร
การศึกษานี้นำโดย Amanda Larracuente รองศาสตราจารย์ด้านชีววิทยา และ Daven Presgraves ศาสตราจารย์และหัวหน้าภาควิชาชีววิทยา และตีพิมพ์ใน eLife พวกเขาพบว่า SD ไม่เพียงเปลี่ยนการจัดระเบียบของโครโมโซม แต่ยังลดความหลากหลายทางพันธุกรรมอย่างมาก
การหาลำดับจีโนมทั้งหมดของยีนเห็นแก่ตัวในแมลงหวี่เป็นครั้งแรก
ทีมวิจัยเลือกแมลงหวี่เป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบ แมลงขนาดเล็กชนิดนี้มียีนที่เกี่ยวข้องกับโรคร่วมกับมนุษย์ประมาณ 70% และมีวงจรสืบพันธุ์สั้น จึงสร้างประชากรได้หลายรุ่นอย่างรวดเร็ว
นักวิจัยพบว่า เมื่อแมลงหวี่เพศเมียมีโครโมโซม SD ลูกประมาณ 50% จะได้รับโครโมโซมนี้ ซึ่งสอดคล้องกับการถ่ายทอดแบบเมนเดล แต่ในเพศผู้แตกต่างกันมาก โดยถ่ายทอดโครโมโซม SD ให้ลูกเกือบ 100% เนื่องจาก SD "ฆ่า" อสุจิที่ไม่มีโครโมโซมนี้ จึงผูกขาดการถ่ายทอดได้อย่างมีประสิทธิภาพ
SD ทำเช่นนี้ได้อย่างไร งานวิจัยแสดงว่า SD วิวัฒนาการเป็นซูเปอร์ยีน ซึ่งเป็นบริเวณบนโครโมโซมที่มียีนเห็นแก่ตัวหลายยีนเชื่อมโยงกันอย่างแน่นหนาและถ่ายทอดร่วมกัน โครงสร้างนี้ทำให้ยีนทำงานเป็นกลุ่มและเพิ่มโอกาสถ่ายทอดได้อย่างมาก
ศาสตราจารย์ Presgraves กล่าวว่า "นี่เป็นการหาลำดับจีโนมทั้งหมดของโครโมโซม SD เป็นครั้งแรก ทำให้เราเปิดเผยประวัติของซูเปอร์ยีนนี้และผลกระทบในวงกว้างต่อจีโนมได้เป็นครั้งแรก"
ข้อได้เปรียบระยะสั้นของซูเปอร์ยีนอาจนำไปสู่การล่มสลายในระยะยาว
แม้ซูเปอร์ยีนมีข้อได้เปรียบระยะสั้นชัดเจนจากการถ่ายทอดที่เกือบสมบูรณ์ แต่นักวิจัยพบว่าข้อได้เปรียบนี้แลกมาด้วยการขัดขวางการรวมตัวใหม่ทางพันธุกรรม
ในการสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศตามปกติ โครโมโซมจากพ่อและแม่จะรวมตัวใหม่และแลกเปลี่ยนสารพันธุกรรม ทำให้ลูกแต่ละคนมีลักษณะเฉพาะ การรวมตัวใหม่เพิ่มความหลากหลายทางพันธุกรรม และเปิดโอกาสให้การคัดเลือกโดยธรรมชาติกำจัดการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายพร้อมคงสายพันธุ์ที่เป็นประโยชน์ไว้
โครโมโซม SD ไม่ผ่านการรวมตัวใหม่นี้ โดยหลีกเลี่ยงการแลกเปลี่ยนยีนกับโครโมโซมปกติเพื่อให้ถ่ายทอดเป็นช่วงที่สมบูรณ์ ผลที่ตามมาคือโครโมโซมนี้กลายเป็นแหล่งสะสมการกลายพันธุ์ งานวิจัยพบว่าโครโมโซม SD สะสมการกลายพันธุ์ที่เป็นอันตรายมากกว่าโครโมโซมทั่วไปมาก
ศาสตราจารย์ Larracuente อธิบายว่า "เมื่อไม่มีการรวมตัวใหม่ทางพันธุกรรม โครโมโซม SD ไม่สามารถอาศัยการคัดเลือกโดยธรรมชาติเพื่อกำจัดการกลายพันธุ์ได้ และการกลายพันธุ์เหล่านี้อาจทำลายการทำงานหรือการควบคุมยีน"
ศาสตราจารย์ Presgraves ยังระบุว่า การหลีกเลี่ยงการรวมตัวใหม่อาจค่อย ๆ ผลักให้ SD สูญพันธุ์ทางวิวัฒนาการ
เขากล่าวว่า "เนื่องจากขาดการรวมตัวใหม่ โครโมโซม SD จึงเริ่มแสดงสัญญาณการเสื่อมถอยทางวิวัฒนาการ"
เหตุใดยีนเห็นแก่ตัวจึงสำคัญ: จากระดับจุลภาคสู่ภาพรวม
งานวิจัยเรื่อง SD ไม่เพียงเปิดเผยว่ายีนบางชนิดฝ่าฝืนกฎการถ่ายทอดที่เท่าเทียมอย่างไร แต่ยังแสดงให้เห็นว่าประโยชน์ทางวิวัฒนาการระยะสั้นอาจมีต้นทุนระยะยาว
ในภาพรวม องค์ประกอบทางพันธุกรรมเห็นแก่ตัวพบได้ทั่วจีโนมมนุษย์ บางชนิดอาจรบกวนสัดส่วนเพศ ส่งผลต่อภาวะเจริญพันธุ์ เพิ่มความเสี่ยงต่อการกลายพันธุ์ หรือเร่งการสูญพันธุ์ของประชากร ความเข้าใจปัจจัยเหล่านี้ให้ดีขึ้นอาจเป็นเบาะแสสำคัญสำหรับการวิจัยโรคทางพันธุกรรมและสุขภาพการเจริญพันธุ์ในอนาคต
แหล่งที่มาของเรื่อง:
รวบรวมจากอินเทอร์เน็ต