Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка . Подписчиков 12.980 RSS
←   Октябрь 2006   →
 1
 2
02.10.2006
08:40:24
16:20:40
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
13.10.2006
12:57:40
17:56:36
14
15
16
17
18
18.10.2006
17:43:11
20:08:22
19
20
21
22
23
23.10.2006
15:26:53
15:39:33
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.980 подписчиков
+2 за неделю
←   Все выпуски   →

Прочтен самый маленький геном


Научно-популярная библиотека на «Элементах»

В. Н. Тутубалин и др. Математическое моделирование в экологии: Историко-методологический анализ.

Книга о реальной эффективности применения математических моделей в экологии и других науках, о «колодках мышления» и о чернобыльской катастрофе.

Прочтен самый маленький геном

16.10.2006

Листоблошки оказались обладателями удивительных симбионтов — бактерий с самым маленьким в мире геномом (фото с сайта hortipm.tamu.edu)
Листоблошки оказались обладателями удивительных симбионтов — бактерий с самым маленьким в мире геномом (фото с сайта hortipm.tamu.edu)

Бактерия Carsonella, внутриклеточный симбионт насекомых листоблошек, оказалась обладательницей самого маленького генома среди всех живых организмов, не считая вирусов. Ее геном содержит всего 159 662 пары оснований, что втрое меньше прежнего «рекорда» для самостоятельных организмов и сопоставимо с геномом клеточных органелл — митохондрий. Карсонелла сохранила лишь 182 гена, кодирующих белки. Значительная часть этих генов отвечает за синтез аминокислот, необходимых насекомому-хозяину.

Группа японских и американских исследователей сообщила в последнем номере журнала Science о прочтении самого маленького в мире генома. Рекордсменом по генетической деградации оказалась бактерия Carsonella, обитающая в клетках листоблошек (Psyllidae) — мелких, похожих на тлей насекомых, питающихся исключительно соком растений. Как и другие насекомые (например, тли и клопы), придерживающиеся этой более чем скромной диеты листоблошки обзавелись бактериальными помощниками, которые синтезируют для них необходимые вещества, отсутствующие в растительном соке, в первую очередь — аминокислоты. Или, возможно, правильнее будет сказать, что удачный симбиоз оказался решающим фактором, который позволил листоблошкам (и другим насекомым) перейти на питание чистым растительным соком. Карсонелла относится к группе гамма-протеобактерий, как и большинство других внутри! клеточных симбионтов насекомых. По-видимому, предками всех этих симбионтов были кишечные бактерии (см. Клопы кормят свое потомство полезными бактериями, «Элементы», 13.10.2006).

Как и у других внутриклеточных симбионтов, у карсонеллы наблюдаются три характерных признака генетической деградации: 1) сокращение генома в результате потери почти всех некодирующих участков ДНК и значительной части генов, 2) резкое преобладание в ДНК нуклеотидов А и Т и, соответственно, низкое содержание Г и Ц, 3) быстрая молекулярная эволюция, то есть повышенный темп изменения ДНК в ряду поколений.

По первому и второму пункту карсонелла побила все прежние рекорды (см. рис.). Ее геном втрое меньше, чем у архебактерии Nanoarchaeum equitans, которая живет в гидротермальных источниках и паразитирует на другой архебактерии — Ignicoccus — и одной из разновидностей бактерии Buchnera, внутриклеточного симбионта тлей. У этих двух прокариот размер генома составляет 450–490 тысяч пар оснований (т.п.о.), и раньше именно они считались рекордсменами генетического упрощения. Карсонелла с ее 160 т.п.о. оставляет конкурентов далеко позади.

Размер генома и процентное содержание Г + Ц в 358 прочтенных геномах прокариот. Синие точки — внутриклеточные симбионты насекомых бактерии Buchnera, Blochmannia, Wigglesworthia и Baumannia (в некоторых случаях прочтены геномы нескольких штаммов одного и того же вида бактерии); желтые — другие бактерии, зеленые — археи. Справа внизу — бактериоцит листоблошки Pachypsylla venusta, наполненный бактериями Carsonella (извилистые структуры). Рис. из статьи в Science
Размер генома и процентное содержание Г + Ц в 358 прочтенных геномах прокариот. Синие точки — внутриклеточные симбионты насекомых бактерии Buchnera, Blochmannia, Wigglesworthia и Baumannia (в некоторых случаях прочтены геномы нескольких штаммов одного и того же вида бактерии), желтые — другие бактерии, зеленые — археи. Справа внизу — бактериоцит листоблошки Pachypsylla venusta, наполненный бактериями Carsonella (извилистые структуры). Рис. из статьи в Science

Этот случай показывает, что геном внутриклеточных симбионтов может, по-видимому, упрощаться почти до полного исчезновения — как это произошло с митохондриями, которые тоже когда-то были симбиотическими бактериями. Митохондриальный геном по размеру сопоставим с геномом карсонеллы. Типичные размеры митохондриальных геномов: 40–100 т.п.о. у низших эукариот, 200–400 т.п.о у растений, 15–20 т.п.о. у животных.

Само собой разумеется, что карсонелла не может жить вне клеток хозяина и передается только вертикально — от матери к ее детям (как и митохондрии). Авторы отмечают, что сохранившихся у карсонеллы генов явно недостаточно для поддержания ее жизни даже с учетом того, что она может пользоваться всеми благами внутриклеточного существования. Очевидно, что специализированные хозяйские клетки — бактериоциты — вполне целенаправленно поддерживают жизнь симбионтов. Авторы даже допускают, что многие гены, утраченные предками карсонеллы, были перенесены в геном хозяина, где они продолжают функционировать, обеспечивая бактерию необходимыми веществами извне. Именно это произошло когда-то с генами предков митохондрий.

Источник: Atsushi Nakabachi, Atsushi Yamashita, Hidehiro Toh, Hajime Ishikawa, Helen E. Dunbar, Nancy A. Moran, Masahira Hattori. The 160-Kilobase Genome of the Bacterial Endosymbiont Carsonella // Science. 2006. V. 314. P. 267.

См. также:
Клопы кормят свое потомство полезными бактериями, «Элементы», 13.10.2006.

Александр Марков

Эта новость на «Элементах»
 

Предыдущие новости

13.10 Клопы кормят свое потомство полезными бактериями

Японские биологи изучили необычную симбиотическую систему, состоящую из клопов семейства Plataspidae и бактерий ишикаваелл, живущих в их кишечнике и необходимых для их нормального развития и размножения. И хотя бактерии находятся в полости кишечника, а не внутри клеток, у них обнаружены характерные черты внутриклеточных симбионтов.

13.10 Вертикальные миграции планктона способствуют перемешиванию океана

Давно высказывалось предположение, что планктонные животные могут вносить свой вклад в перемешивание разных слоев океана, обогащая поверхностные воды биогенными элементами. Но только недавно в одной из бухт на юго-западе Канады удалось инструментально зафиксировать резкое повышение турбулентности в период массового подъема к поверхности рачков Euphasia pacifica.

12.10 Тропики — колыбель эволюции и ее музей

Американские ученые-эволюционисты показали, что в тропиках видообразование идет гораздо интенсивнее, чем в умеренной и холодной зонах. Разрыв разнообразия еще больше увеличивается за счет низкой скорости вымирания в тропиках. Со временем некоторые из тропических видов перемещаются в высокие широты, где конкуренция заметно ниже.

12.10 Для чего медузам сложные глаза?

Кубомедузы отличаются активным охотничьим поведением и хорошо развитыми камерными глазами, сходными по строению с глазами позвоночных. Однако выяснилось, что фокусное расстояние превышает расстояние до сетчатки, поэтому глаз не может видеть мелких деталей. Тем не менее, похоже, кубомедузы успешно используют такое зрение для решения конкретных задач.

11.10 Доказан скачкообразный характер эволюционного процесса

Анализ «эволюционных деревьев» различных групп организмов показал, что в среднем 22% различий в ДНК возникают во время кратких периодов интенсивного видообразования, а остальные 78% накапливаются постепенно. Скачкообразность эволюции в большей мере свойственна растениям и грибам и в меньшей — животным.

10.10 Новое в науке о знаменитых Hox-генах, регуляторах развития

Принято считать, что дифференцировка основных частей тела у многоклеточного двусторонне симметричного животного происходит в том порядке, в каком располагаются в хромосоме регуляторные Hox-гены. Однако за последнее время генетики выяснили о работе Hox-генов много новых подробностей, не укладывающихся в эту стройную систему.

09.10 Продолжается изучение структуры воды

Тонкий эксперимент однозначно доказал, что кластеры воды обладают большими электрическими дипольными моментами. Попутно выяснилось, что отдельные кластеры не замерзают даже при минус 150 градусах Цельсия. Структура воды становится еще более интересной, чем считалось ранее.

09.10 Будут ли расшифрованы генетические основы разума?

Сравнение геномов человека, шимпанзе и других млекопитающих позволяет выявить всё больше генетических особенностей, отличающих нас от животных. Однако функциональное значение этих отличий пока не установлено. То и дело появляющиеся в СМИ сообщения об обнаружении очередного «ключевого гена, сделавшего нас людьми», явно опережают события.

06.10 Джон Мазер: «Участники "Реликта" получили много ценных результатов, но наши оказались лучше»

Нобелевская премия по физике 2006 года была присуждена за достижения в исследовании космического микроволнового фонового излучения. Об истории этих исследований и их научном значении Алексею Левину рассказал один из двух новоиспеченных Нобелевских лауреатов по физике — Джон Мазер из Центра космических полетов имени Годдарда.
В избранное