Почти сто лет генетики считали, что чем больше клетка делится, тем больше мутаций она приобретает. Однако исследования ученых Института Пастера показывают, что покоящиеся клетки, которые не делятся, также приобретают особый тип мутаций - делеции (мутации за счет потери азотистых оснований).
Генетики изучают наследственность или передачу признаков между поколениями. Генетическая информация, ответственная за эти признаки, содержится в молекуле ДНК, которая реплицируется каждый раз при делении клетки и передается дочерним клеткам.«Машина репликации ДНК достаточно мощна, чтобы точно передавать генетическую информацию, и достаточно гибка, чтобы позволить ей развиваться посредством вариаций, которые мы называем мутациями», - объясняет Бенуа Арканджиоли, руководитель отдела динамики генома в Институте Пастера.
Что мы в настоящее время знаем о мутациях
Большинство мутаций имеют нейтральный эффект, а положительное или отрицательное влияние на характеристики клеток, особей и видов встречается редко. Однако их накопление под влиянием естественного отбора помогает видам эволюционировать.
В этом контексте и в течение почти ста лет генетики выражали мутации в зависимости от числа клеточных делений. «Проще говоря, чем больше клетка делится, тем больше мутаций она приобретает», - объясняет Бенуа Арканджоли. Однако в естественных условиях клетки тратят на деление сравнительно мало времени и часто находятся в состоянии покоя или в состоянии покоя, например у взрослых организмов. Таким образом, возникает вопрос, появляются ли мутации в этих покоящихся клетках.
Покоящиеся клетки также мутируют
Команда Бенуа Арканджиоли из Института Пастера показала, что ДНК покоящихся клеток также приобретает мутации. «Эти мутации появляются линейно с течением времени и отличаются от тех, которые появляются во время роста». Во время роста мутации имеют тенденцию к увеличению количества оснований A/T (аденин/тимин) за счет оснований C/G (цитозин/гуанин), а вставки встречаются чаще, чем делеции. В состоянии покоя ситуация обратная в том смысле, что изменения между основаниями A/T и G/C кажутся сбалансированными, а делеции преобладают над вставками. Как следствие, «чередование двух мутирующих систем обеспечивает динамическое равновесие состава и размера геномов у данного вида». Это также означает, что покой, как и рост, подвержен естественному отбору и оптимизирует потенциал выживания клеток, когда деления нет.
Роль в диморфизме мужских и женских гамет
"У многих видов, от растений до человека, мужские гаметы постоянно делятся, в то время как женские гаметы наоборот", - добавляет Бенуа Арканджиоли. Таким образом, основной вывод нашей статьи состоит в том, что мужские и женские гаметы, каждая со своим различные мутации постепенно будут по-разному влиять на их генетический материал». Таким образом, комбинация двух методов мутирования может сыграть ключевую роль в диморфизме мужских и женских гамет.
Кроме того, предоставляя доказательства того, что эти различные методы мутации происходят в разные моменты клеточной жизни (клетки в росте или в состоянии покоя), понятие времени вводится в механизм мутагенеза. «Эта концепция мутаций во времени имеет два преимущества, заключает исследователь. Во-первых, она согласуется с теорией молекулярных часов, используемой для эволюции (и выраженной в годах), и, во-вторых, возвращает эволюционную силу женским гаметам."