Понятно о непонятном

Вот попробуйте только не прочитать. Это ужасно интересно! Значительно интереснее проблем образования.
Тут коллеги imbg пишут в ЖЖ, что просеквенирован геном пшеницы. Я уже давно собиралась сказануть на эту тему. Геном пшеницы не прочитан полностью. То есть прочитан, но не расшифрован. Статья в Нейчер осторожно озаглавлена как "Анализ генома мягкой пшеницы с помощью секвенирования". Проблема в том, что это очень сложный геном. Triticum aestivum это гексаплоид (шесть наборов хромосом, не шесть штук, а шесть наборов в каждом по семь хромосом. То есть всего 42 хромосомы. Назовем эти наборы ААBBDD ). Я только напомню, что нормальному организму достаточно два набора хромосом, чтобы нормально существовать. Ой, что будет, что будет.

Возник этот гибрид предположительно 8 тысяч лет тому назад. Сначала где-то полмиллиона лет тому назад случилась гибридизационная аномалия между Triticum urartu (геном АА) с неизвестным зверем, но предположительно это был какой-то Sitopsis (геном ВВ). Получилась тетраплоидная полба Triticum dicoccum (ААВВ). Затем эта тетраплоидная полба скрестилась с диплоидным эгилопсом Aegilops tauschii (геном DD) и тоже там хромосомы не разошлись по домам, а получился такой вот гексаплоидный монстр AABBDD. Затем ее заметили людишки и решили приручить. Вот, решила немного добавить в этом месте. Не исключено, что возожность такой гибридизации обусловлена тем, что людишки уже травки осознанно культивировали. Вот и встретились на полях полба и эгилопс. И согрешили. В результате вот что получилось. Геномы диких трав такие все из себя стройные и последовательные, если речь идет о том, какой ген за каким расположен. Это все эволюционно отточено и законсервировано. Органик-преорганик.

А вот в гибридных геномах уже такого наворочено. Там эти стройные порядки пошли лесом, после доместикации куча генов вообще пропали, а от некоторых остались одни ошметки. Только в одной хромосоме из всех последовательностей - 80% нуклеотидных повторов и всяких транспозонов. Свалка какая-то, причем это ж не просто так себе ДНК, это набор мигрантов, которые шляются по геному и вырубают гены.

Повторы - это большая проблема для секвенирования. То есть прочитать это все можно, но сложить воедино очень сложно, почти невозможно. Смотрите. Чтоб прочитать ДНК, ее режут в хлам и читают по кускам. Допустим по 100 - 500 нуклеотидов. Потом биоинформатики сидят и склеивают это все воедино. Как это примерно выглядит. У нас на выходе куски c похожестью на концах:

ATGACTACGACTACGATA

GATAGTACTAGCATGCAT

GCATCATACGATCAGAGTC

Предполагается, что эта похожесть - это концы одного и того же гена. Вот по ним склеивают и называют это ессемблинг. Это очень упрощенная схема, на самом деле похожие куски длиннее, алгоритм сложнее, но суть такая. Теперь представьте, что в геноме повторы. Алгоритмы эти повторы не распознают и в основном склеивают всякие химеры от фонаря. Поэтому за основу реконструкции берут геномы ближайших родственных диких трав и других злаковых родственников, вроде риса и кукурузы. И пытаются склеивать, подглядывая за другими матрицами. Что оказалось?

В целом, кроме того, что потеряно много генов, некоторые полезные гены "размножились", причем это гены преимущественно из генома эгилопса. Среди них в пшеничном хозяйстве пригодились детальки от фотосинтетической машины, запасные белки, транспозонов горсть, несколько систем защиты и пыльцевые аллергенчики (уууу). Транспозоны тоже без дела не сидели, и попрыгали хорошенечко, вырубив гены и переведя их в статус молчащих псевдогенов. Но геном тоже не дурак, он важные гены - факторы транскрипции, забэкапил, чтоб была функциональная копия на всякий случай. За последние 50 лет это все еще хорошенечко побомбили химическими мутагенами и радиацией, и вуаля! - получилась булочка.

Я вам скажу, что генные инженеры по сравнению с последствиями этого монстрозного процесса доместикации пшеницы - они просто дети. Ну вот если бы кому взбрело в голову встроить парочку аллергенчиков с целью улучшить, скажем опыляемость, так забили бы камнями. А если представить себе, что такого мутанта вдруг сконструировали искуственно и предложили скушать, то мировое народное восстание поднялось бы.

А так вообще это геномное косое монстрище теперь священная корова у гринписа - дескать, не трожьте генноинженеры, это Хлеб, это святое.

Кирилл Юрьевич ака afranius ответил про неандертальцев и сапиенсов. Доставайте карты, будем смотреть, кто мы и откуда. Цитирую дословно:

Ну, картинка (в общих чертах), вроде бы, такая.
1. Неандертальцы и сапиенсы -- две параллельные ветки, отходящие от поздних, продвинутых эректусов: неандертальцы -- от южно-европейских (гейдельбержцев) ок. 300 тыс лет назад, а спиенсы -- от африканских ("брокенхильцев") -- 200 тыс.

2. Примерно 100 тыс лет назад сапиенсы, заселив Африку (и доев еще остававшихся там эректусов и даже, возможно, австралопитеков), делают первую попытку выйти из Африки, через Палестину. В это время оба вида, имеющие общий наследственный бэкграунд, эволюционно разошлись еще не слишком далеко, так что метисация пока возможна (изолирующие механизмы, прежде всего поведенческие и социокультурные, не врубились на полную мощность). Следы этой метисации ловятся как в анатомии (все эти "неандертальско-кроманьонские" черепа в пещерах Табун и Схул), так и в генетике (те самые 4% наших генов, унаследованные от неандертальцев).

3. Прорвать оборону неандеартальцев тогда у сапиенсов не вышло. Второй выход сапиенсов произошел 60-70 тыс лет назад, через Баб-эль-Мандебский пролив и Аравию, после чего они расселились по побережью Индийского океана на восток аж до Пацифики. Доев в ЮВА еще и последних эректусов.

4. А потом сапиенсы начинают марш через Евразию обратно -- от Пацифики к Атлантике. 40-50 тыщ назад они достигают Европы, и вот теперь уже они они неандертальцев едят напропалую, вовсе с ними не смешиваясь: виды уже слишком разошлись, изолирующие механизмы действуют абсолютно -- они теперь друг для дружки животные, и ничего более. Сие вполне убедительно доказывается как раз тем, что доля неандертальских генов у европейцев и у вне-европейцев -- абсолютно одна и та же, т.е. второй контакт (в Европе) абсолютно ничего к результатам того первого (Палестинского) не добавил.

5. Что ж до денисовцев, то с ними ничего пока толком неясно. Скорее всего, это это еще один вид, еще одна (третья) параллельная сапиентизация эректусов (азиатских). Ну, подождем, пока появится какой-нито внятный костный материал. А то зуб и две фаланги -- это как-то "не камуфло" (с).
Примерно так.

Из New Scientist via giggster Evolution's X factor: Shuffling up new species
Поскольку статья требует подписки, то я пошуршала по сусекам и обнаружила, что ее уже успели стащить на растерзание в форум. Тут ее можно найти в полном доступе.

Затравка: Darwin described the creation of new species as the "mystery of mysteries". Could the solution be found in a single gene?

Речь идет об истории открытия одного гена с прозаическим названием Prdm9. Этот ген, похоже, предотвращает межвидовое скрещивание у млекопитающих. Сам факт, что эволюция этого гена приводит к гибели гибридного потомста, уже удивителен. Гены, они ж эгоистичные и эволюция гена как бы должна идти в ногу с повышенной выжываемостью потомства. А тут как раз случай навыворот. Что это за ген, что за продукт он кодирует, как он приводит к предотвращению переопления межвидовых скрещиваний и что еще нашли про него интересного - читайте в статье. Лучше я не напишу, а переводить сейчас некогда.

Недaвно коллеги докладывались, мне ужасно понравилось. Просто на глазах разворачивается история древних молекулярных событий. Захватывает неимоверно.

В природе есть интересное явление апомиксис. Это размножение без оплодотворения. Ну вы помните, пестики, тычинки, пыльца, пчелы. При апомиксисе формирование зародыша стартует из материнской клетки. Никакого папы пыльника не надо. Интересной моделью служит зверобой.

Зверобой есть нормальный, который обычно оплодотворяется и апомиксисный. В его геноме что-то произошло, что пыльца стала ненужным артефактом, тем не менее семена отлично формируются. Генетики долго с ним возились. Определили, наконец, геномный локус. Назвали его HAPPY ( от слова счастье Hypericum APOSPORY). Прочитали даже этот локус. Там куча всяких генов, не генов и непонятно генов ли или псевдогенов. Даже роль определенных в нем генов и то, под вопросом, но что характерно.

Сравнили этот локус у нормального зверобоя и у апомиксисного, чтобы сравнить, что там такое произошло, что привело к весьма девственному размножению. Оказалось, что этот локус когда-то в дремучей древности подвергся зверской бомбардировке мобильными элементами - транспозонами. Он выглядит как поле брани, нашпигован этими транспозонами, как снарядами. Просто какой-то метеоритный дождь. Почему так произошло, непонятно, но оказалось весьма полезным приспособлением.

Исследования продолжаются, а кому интересно, предварительные результаты можно посмотреть здесь. Свежая публикация.

Напоминаю, что у человека миллион мобильных элементов, которые только и ждут подходящий момент, чтобы побомбить чего. Мужики, смотрите в оба!

Тут мне подбросили свинью интересное сообщение, теперь придется написать, вместо того, чтобы поработать в жару. Новость называется так: "Ученые нашли первоисточник жизни на Земле". Ну, думаю, и заглавие. Давай читать, понятное дело, что не нашли, а только предполагают. Все как всегда спорно, но объект исследований настолько замечательный, что есть повод о нем поговорить и называется он бактерия Deinococcus radiodurans (не перебивайте, сейчас будет и про Крейга Вентера).

Хотите смотрите в википедию там написано, что это такая бактерия, которая устойчивая к большим дозам радиоактивного излучения и способна выживать при дозе до 10000 Грей (для человека летальная доза радиации 5 Гр). Занесена в Книгу рекордов Гиннеса, как "the world's toughest bacterium." В общем, это самый устойчивый организм в мире, причем, как оказалось, не только к радиоактивному излучению, а к ультрафиолету, окислителям и высыханию, причем не образуя спор. Зачем нам это знать?

Во-первых, это все странно и вот почему. Если говорить о каких-либо качествах у организмов, то если исходить из того, что мы знаем из эволюционной теории, то развиваются эти качества на фоне условий. Нет условий - нафига нам эти качества? Но естественный радиационный фон, даже самый высокий где-то в Иране, он все еще значительно ниже того, против которого устойчива эта бактерия. Более того, эта бактерия есть всюду - от воды с радиационных отстойников до человеческого кишечника. Значит есть вопрос - каким образом сформировалась такая устойчивость в процессе эволюции, и еще один вопрос - каким образом эта устойчивость обеспечивается.
Первым делом прочитали геном еще в 1999 году, прочиткой порулил Крейг Вентер. Оказалось, что геном всего-то ничего, два хромосомки и две плазмидки. Оказалось, что помимо всего прочего бактерия способна чинить ДНК очень быстро и эффективно так, что копируется сотни поколений без мутаций. А уже в 2003 ученые начали шутить. Закодировали в плазмиде слова песни It's a Small World и встроили в бактерию. Через 100 бактериальных поколений удалось расшифровать слова практически без ошибок. Таким образом эта бактерия еще и эффективно защищает информацию.

Как? Ежегодно выходит несколько десятков статей посвященных изучению и расшифровке механизма уникальной устойчивости бактерии. Считается, что устойчивость к радиации возникла как побочный эффект устойчивости к высыханию, поскольку используется похожий механизм репарации. Есть также несколько идей, каким образом осуществляется эта устойчивость. Во-первых, бактерия хранит несколько копий генома, из которого черпает информацию для починки мутаций с помощью системы рекомбинации. Буквально недавно вышел короткий обзор про механизм восставания из пепла, где суммируются последние спекуляции и наиболее вероятные механизмы. Текст для магглов нетривиальный, но зато там есть картинка. Во-вторых, не только ДНК, но и белки защищены от повреждений различными механизмами. Однако, до сих пор не все еще ясно до конца, зато Крейг Вентер, когда соображал искусственный геном, уже использовал замечательные особенности Deinococcus radiodurans. Отдельные куски искусственного генома собирались и хранились в этой бактерии для защиты от мутаций.

Теперь вернемся к изначальной статье о том, что это чудо занесло к нам с Марса. Идея не нова и родилась, похоже, в отечественной среде. Раз условий для формирования такой устойчивости на Земле нет, то, вестимо, радиации на Марсе полно. Только не ясно теперь откуда на Марсе они взялись, эти все аминокислоты и нуклеотиды. А бразильские коллеги экспериментально симулировали космические условия, в который поместили бактерию и она выжила. И пишут "Such high survival rates reinforce the possibility of an interplanetary transfer of viable microbes."
В общем не факт, что оно к нам с Марса прилетело, но факт, что если шарахнет, то только оно до Марса и долетит. А если мы туда еще одну песню закодируем...

Сегодня немецкие пользователи Google с удивлением разглядывают логотип в виде странной наскальной росписи. Однако это не роспись. Знакомьтесь, это Ида.

Ида пополнит список самых знаменитых ископаемых в мире и уже сейчас ее называют 8мым чудом света. Назвал ее Идой норвежский палеонтолог Jørn Hurum по имени своей дочери. Впрочем, Ида уже получила нове имя - Darwinius masillae.


Нашел этот ископаемый скелет палеонтолог-любитель в Германии неподалеку от Дармштадта еще около 20 лет назад. Скелет перекочевал по частям в частные коллекции и пребывал там, пока им не заинтересовался тот самый Jørn Hurum и не выкупил все части за $1 million в палеологический музей Осло. Вот тогда-то и открылась настоящая ценность скелетика. Вчера вышла научная статья, которая описывает всю ценность находки (статья открыта для всеобщего просмотра). А ценность заключается в том, что это недостающий эволюционный линк между приматами и лемурами.
Ида жила около 47 миллионов лет тому назад в эпоху Эоцена и умерла в возрасте около одного года. Размером она с 60 сантиметров, у нее есть хвост, скелет и очертания тела напоминают современных лемуров. Однако некоторые особенности, например отставленный большой палец и плоские когти, приближают его больше к человекоподобным приматам (Anthropoidea), чем к полуобезьянам (Prosimiae). Ученые относят D. masillae к новому виду семейства Adapoiden.

Теперь очень важно усвоить, что эта находка действительно линк, но не между обезьянами и человеком, а между человекоподобными приматами и лемурами, которые эволюционно разбежались где-то чуть раньше Иды. Однако согласно известной схеме, все-равно появилась отечественная кривая медиа-интерпретация "Кроме того, большой палец этих существ был противопоставлен остальным, а стопа содержала таранную кость. Все эти признаки позволили ученым заключить, что эволюционно ближе к человеку, чем к другим приматам."

Еще про Иду Darwinius masillae. :
Вчера вышла статья в Википедии
Интерактивный сайт про Иду.
Научнопопулярный блог с кучей ссылок на Иду.

Итак, сегодня все прогрессивное человечество отмечает 200летие Чарльза Дарвина. ЖЖисты отмечают тут, а тем, кто хочет прикоснуться к изучению эволюции лично, Evolution Mega Lab предоставляет такую возможность.
Большой международный проект приглашает добровольцев (тысячи вакансий) сделать вылазку из своих офисов на природу и понаблюдать за улитками Cepaea nemoralis или Cepaea hortensis.
Эти улитки широко распространены в Европе и обитают даже высоко в горах. Их улиточные домики можно узнать по от желтоватой до коричневой окраске и пестрым полоскам, которые способствуют маскировке. По предварительным данным цвет домика зависит такоже от температуры улитки. Количество полосок и окраска домика результат эволюционной приспособленности к условиям проживания. Добровольцем может стать любой, зарегистрировавшийся на сайте http://www.evolutionmegalab.org/ и получивший инструкцию, как определять улитку, цвет, количество полос и место проживания.

По результатам исследования должна проясниться картина эволюции улиток в на территории Европы. Предварительную картину распространения окраски и полосочека можно посмотреть здесь.

UPD: За одно напомню про Дарвина он-лайн.

Я уже однажды писала про руж-тест: "Когда шимпанзе посадить перед зеркалом, аккуратно опустить его лапу в красную краску, а затем прикоснуть эту лапу ко лбу шимпанзе и поставить там красную метку, то может случиться, что шимпанзе вдруг узнает в запачканом краской отображении себя. Эта процедура называется руж-тест. "

До сих пор случаи самоузнавания были зафиксированы у шимпанзе, карликовых шимпанзе и орангутанов. С гориллами и гиббонами непонятно, потому как одним ученым удается обнаружить, а другим - нет. Вроде как связано с возрастом подопытных обезьян. Кроме того, что-то похожее наблюдается у дельфинов и слонов. Для тех, кому понравилось, есть свежие новости. В новом выпуске Plos biology сообщение, что явление самоузнавания в зеркале ( обнаружили у )

Вначале этого месяца по новостным каналам прошло сообщение о том, что ученым Мичиганского университета под руководством Ричарда Ленски (Richard Lenski) удалось смоделировать процесс эволюции в лабораторных условиях. Соответствующая статья была опубликована в июньском номере журнале Proceedings of National Academy of Science.

Привожу краткий конспект статьи замечательного популяризатора науки Карла Циммера, а англоязычным рекомендую не размениваться и читать сразу оригинал. Ленивые жмут ( сюда )

Этот проект основали еще в 2005 году, но сообщение об окончательном варианте появилось только вчера. Итак, со вчерашнего дня в сети выложены все имеющиеся рукописи Дарвина.


Сразу видно, что почерк у Дарвина был отвратительный, зато рисовал тщательно. Там же можно узнать о меморандуме Дарвина касаемо брака, датированом 1838 годом.
"Reasons for not marrying: freedom to go where one liked; choice of Society & little of it. - Conversation of clever men at clubs - Not forced to visit relatives, & to bend in every trifle. - to have the expense & anxiety of children - perhaps quarrelling - Loss of time. - cannot read in the Evenings - fatness & idleness - Anxiety & responsibility - less money for books."

Впрочем, уже в 1839 году Чарльз женился на Эмме и нашел для этого оправдание: "Children - (if it Please God) - Constant companion, (& friend in old age) who will feel interested in one, - object to be beloved & played with. - better than a dog anyhow." Впоследствии у Дарвина родилось 10 детей.

Новость широко празнуется в прессе: ВВС , Daily Telegraph