Даниил Сохин
декабрь 2016.
32879

Почему и зачем у картофеля 48 хромосом, когда у человека, например, 46?

Ответить
Ответить
Комментировать
3
Подписаться
9
1 ответ
Поделиться
АВТОР ВОПРОСА ОДОБРИЛ ЭТОТ ОТВЕТ

Вообще, ученые с этим пока не совсем разобрались. Уже где-то к 70-м годам накопились данные о том, что количество ДНК в ядре не очень-то отражает эволюционное положение вида. Это так называемый С-парадокс (С - количество ДНК в гаплоидном ядре, то есть одинарный набор хромосом). Он заключается в следующем, если упростить:

Количество хромосом весьма условно связано с систематическим положением организма.

«Много хромосом ≠ эволюционно продвинутый вид», вопреки распространенному  представлению.

Дело в том, что ДНК, из которой хромосомы сделаны, это не сплошь структурные гены, кодирующие белки. До 80-90% ДНК может состоять из некодирующей части, раньше она называлась мусорной. Она представляет собой коротенькие «бессмысленные» последовательности, которые расположены блоками и повторены сотни тысяч раз (в последнее время понемножку становится понятнее, зачем они нужны, но сейчас не об этом). Количество этой странной информации сильно влияет на общее число пар нуклеотидов.

Помимо этого, хромосомы неодинаковы по массе. У разных видов в хромосомы «расфасован» разный объем ДНК, соответственно, при одинаковом числе пар нуклеотидов число хромосом может отличаться.

В определенной степени количество ДНК все же соответствует сложности организмов. Например, у вирусов геном варьирует в пределах 1,3–20*10^3, у бактерий 9*10^5–10^6 пар нуклеотидов. В эволюции позвоночных тоже прослеживается тенденция наращивания количества ДНК: у оболочников и ланцетников размер генома составляет соответственно  6 и 17% от размера генома плацентарных млекопитающих. При этом у некоторых рыб и хвостатых земноводных в 25 раз больше ДНК, чем у любого из видов млекопитающих. В общем, всё довольно запутанно.

Отдельно стоит сказать о растениях.

Животное справляется со многими проблемами, меняя условия среды. Жарко – лёг в тень, голодно – перешел на новый источник пищи и всё такое. У растений нет возможности встать и уйти, поэтому большинство задач решается на химическом уровне. Жарко – синтезируешь воск на поверхности листьев, чтобы вода не испарялась. Голодно – договариваешься с азотфиксирующими бактериями, чтобы поделились азотом. В таком духе (это метафора, на самом деле на подобные адаптации уходят тысячи тысяч поколений и заранее неизвестно, что получится). Естественно, чем больше разнообразных циклов и синтезов "умеет" осуществлять растение, тем больше нужно ферментов для работы этих метаболических путей. У растений относительно много структурных генов, в них записаны все эти необходимые белки. Метаболизм животных устроен проще.

А еще для растений характерна такая интересная вещь, как полиплоидия – кратное увеличение числа хромосом. То есть жил-был геном, а потом однажды взял – и умножился на 2, 3, 10 и так далее. И всё нормально, бывает что даже очень хорошо – удваиваются (утраиваются, удесятеряются) элементы цветка, размер плодов, общая биомасса растения. Процесс может запуститься случайно, но селекционеры давно приспособились его провоцировать для получения культурных сортов.  

Для большинства животных такая ситуация очень неполезна, у нас любые резкие отступления от стандартного набора хромосом ведут к уродствам. Суть в том, что число хромосом у растений может в разы отличаться даже внутри семейства. Конечно, всё имеет свою цену – чем больше хромосом, тем больше вероятность что какие-то из них при делении неправильно разойдутся. И меньше вероятность, что найдется другой такой же полиплоид в качестве партнера для размножения. Из-за этого полиплоиды временами оказываются бесплодны. Эволюционный процесс отбраковывает такие, а мы их размножаем вегетативно у себя на клумбах. Но иногда бывает, что всё складывается очень удачно, и образуется целый новый вид. Яркий пример - семейство Ужовниковые (это папоротники). В среднем у разных видов ужовников по 120 пар хромосом, но абсолютный рекордсмен - маленький Ophioglossum reticulatum с диплоидным набором в 631 пару хромосом на клетку (по другим данным, 720). Зачем ему столько и как он весь этот ворох ДНК организует, не ясно. Но раз он всё еще существует как вид, значит, это сработало.

Резюмируя: не завидуйте картошке. Не стоит упрекать её в том, что ей досталось на две хромосомы больше. Это не хорошо и не плохо, не много и не мало, не прогрессивно и не убого. В этом вопросе больше не значит лучше.  Просто так сложились обстоятельства.

106
0

Понятно дело, что количество хромосом не имеет прямой зависимости от уровня эволюционного развития вида (и наоборот). Суть немного в другом. Например, коты и волки (собаки), грубо говоря, не имеют огромной разницы между собой в развитии и среде обитания, при этом количество хромосом различается в два раза (38 у котов и 78 у собак). Вряд ли количество генов у них так же различно в два раза, т.е. всё зависит от того, сколько генов приходится на одну хромосому. Отсюда и вопрос: почему у одного вида хромосомы больше по размеру, а у другого их больше в количестве? Должна же быть какая-то зависимость, закономерность...

+1
Ответить

Шикарный ответ!

+3
Ответить

Даниил, к сожалению на этот вопрос не смогла найти ответ.  Боюсь наврать вам, но могу высказать пару предположений.
 Дело в том, что в природе достаточно часты хромосомные мутации, когда кусочек одной хромосомы отрывается и прилепляется к другой. Так же случаются всякие удвоения, нерасхождения, обмен участками негомологичных хромосом, в общем, есть откуда взяться хромосомному бардаку. Кариотип штука консервативная, нам хорошо знаком синдром Дауна - частный случай подобного нарушения. Но с некоторыми хромосомными перестройками вполне можно жить и размножаться. Возможно, в редких случаях подобные изменения дают преимущество и служат толчком к образованию нового вида.

Еще один момент - в наследственный материал могут внедряться вирусы, которые ничего не делают и просто болтаются в геноме никак себя не проявляя. Это сказывается на общем объеме ДНК. Так же как изменение объема других интронов (некодирующих "мусорных" последовательностей), или удвоение информации о структурном гене, бывает такое. Возможно, при значительном увеличении длины ДНК в хромосоме она может удачно "порваться", отчего число хромосом тоже увеличится. Но вот это уже мои домыслы. 

Надеюсь, что знающие коллеги меня поправят.

+8
Ответить
Ещё 4 комментария

посмотрел на аву даж читать не стал. молодуха ты, опыта нет

-23
Ответить

Прослезился. Спасибо большое

+2
Ответить

47 - вы даун, 48 - вы картошка. Именно так и будет вырождаться человечество

0
Ответить

А ещё они могут слипнуться..). Мусорные последовательности не совсем мусорные,..тут недавно ещё 250 тыс. таких выглядели..)

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью