การศึกษาใหม่เปลี่ยนความเชื่อเรื่องวิวัฒนาการด้วยการพบว่ายีนที่จำเป็นสามารถวิวัฒนาการได้อย่างรวดเร็ว
ปริศนาวิวัฒนาการที่มีมาช้านานคือสาเหตุที่ยีนใหม่ สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ไม่มีขั้นต่ำ ซึ่งดูเหมือนจะเกิดขึ้นโดยไม่รู้สาเหตุ สามารถเข้าควบคุมหน้าที่ที่จำเป็นสำหรับการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตได้อย่างรวดเร็ว
การศึกษาใหม่เกี่ยวกับแมลงวันผลไม้อาจช่วยไขปริศนานั้นได้ มันแสดงให้เห็นว่ายีนใหม่บางตัวมีความสำคัญอย่างรวดเร็ว เนื่องจากพวกมันควบคุมชนิดของ DNA ที่เรียกว่าเฮเทอโรโครมาติน เมื่อพิจารณาถึง “ดีเอ็นเอขยะ” แล้ว เฮเทอโรโครมาตินทำหน้าที่สำคัญหลายอย่าง รวมถึงการทำหน้าที่เหมือนเรือนจำที่มีการป้องกันอย่างแน่นหนา: มันกักยีน “นักแสดงที่ไม่ดี” ไว้ ป้องกันไม่ให้พวกมันเปิดทำงานและสร้างความเสียหาย
Heterochromatin เป็นหนึ่งใน DNA ที่เปลี่ยนแปลงเร็วที่สุดในร่างกาย ดังนั้นยีนที่ควบคุมมันจึงต้องปรับตัวอย่างรวดเร็วเพื่อให้ทันนักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการ Harmit Malik จากศูนย์วิจัยมะเร็ง Fred Hutchinson ในซีแอตเทิล และเพื่อนร่วมงานของเขา รายงานออนไลน์ในเดือนพฤศจิกายน 10 ในeLife
“งานนี้ถือเป็นก้าวสำคัญ” Manyuan Long นักชีววิทยาด้านวิวัฒนาการจากมหาวิทยาลัยชิคาโกซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าว “มันวิเศษมากที่ได้เห็นบทบาทที่สำคัญของเฮเทอโรโครมาตินในการวิวัฒนาการของยีน”
นักวิทยาศาสตร์ได้บันทึกหลายกรณีของยีนที่ดูเหมือนจะเกิดขึ้นตั้งแต่เริ่มต้นและทำให้สิ่งมีชีวิตมีความสามารถใหม่ ตัวอย่างเช่น ยีนดังกล่าวในปลาสร้างโปรตีนต้านการแข็งตัวใหม่ แมลงวันอีกตัวหนึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการบิน
ประมาณหนึ่งทศวรรษที่แล้ว นักวิจัยค้นพบว่ายีนใหม่ไม่เพียงแต่ให้หน้าที่ใหม่เท่านั้น บางอย่างอาจจำเป็นสำหรับการอยู่รอด ในแมลงหวี่แมลงหวี่ Drosophila melanogasterยีน “ใหม่” มากถึง 30 เปอร์เซ็นต์มีความจำเป็น โดยยีนบางยีนที่เกิดขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้เมื่อ 3 ล้านปีก่อน ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่มีวิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว การค้นพบนี้พลิกความเชื่อที่มีมาช้านานว่ายีนที่สำคัญไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนักตลอดวิวัฒนาการ
ทีมของมาลิกได้ตรวจสอบยีนกลุ่มใหญ่ในแมลงวันผลไม้ที่ควบคุมยีนอื่นๆ โดยเปิดและปิดยีนเหล่านี้สำหรับงานต่างๆ ในเซลล์ พบว่าภายในตระกูล 85 ยีนหรือมากกว่านั้น ยีนที่พัฒนาเร็วขึ้นมีแนวโน้มที่จะควบคุมการทำงานที่จำเป็นสำหรับแมลงวัน อันที่จริง 67 เปอร์เซ็นต์ของยีนที่พัฒนาอย่างรวดเร็วมีความสำคัญเมื่อเทียบกับ 20 เปอร์เซ็นต์ในกลุ่มที่พัฒนาช้ากว่า
“ความเชื่อนั้นตรงกันข้ามอย่างสิ้นเชิงกับที่คุณคาดหวัง” มาลิกกล่าว
ทีมงานพบว่ายีนสำคัญตัวใหม่ที่เรียกว่าNicknack ได้ออกคำแนะนำสำหรับโปรตีนที่จับกับเฮเทอโรโครมาติน แม้ว่าจะไม่ทราบรายละเอียดก็ตาม
เพื่อดูว่าNicknackสามารถทำหน้าที่สำคัญได้เร็วแค่ไหน นักวิจัยได้เปลี่ยน ยีน NicknackในD. melanogasterด้วย ยีน Nicknackในญาติวิวัฒนาการที่ใกล้เคียงที่สุดD. simulans แมลงวันทั้งสองสายพันธุ์แยกออกเป็นสองกิ่งของต้นแมลงวันผลไม้เมื่อประมาณ 2.5 ล้านปีก่อน โดยทั่วไปแล้ว นักวิทยาศาสตร์มักคาดหวังว่า ยีน Nicknackของ S. simulansจะเหมือนกับยีนในD. melanogasterเพราะมันเป็นสิ่งจำเป็น ดังนั้นจึงไม่ได้เปลี่ยนแปลงอะไรมากในช่วงเวลาสั้นๆ (ในแง่วิวัฒนาการ) ในช่วงสองสามล้านปี .
พวกเขาทดสอบทฤษฎีนี้โดยเปลี่ยนยีนจากD. simulansไปเป็นD. melanogaste r fly โดยคาดหวังว่าหากยีนเหมือนกัน การค้าขายก็จะไม่เกิดผลใดๆ แต่กลับกลายเป็นว่า แมลงวันตัวเมียรอดจากการแลกเปลี่ยนได้อย่างดี แต่ตัวผู้ตายทั้งหมด มาลิกคิดว่าความแตกต่างระหว่างเพศนั้นเกี่ยวข้องกับเฮเทอโรโครมาติน: โครโมโซม Y ประกอบด้วยโครโมโซมจำนวนมาก
“มันเหมือนกับว่า [ D. ] simulans ‘ [ Nicknack gene] เข้ามาด้วยมือของมันที่ด้านหลัง” Malik กล่าว “มันดีพอที่จะทำหน้าที่ของมันในแมลงวันตัวเมีย แต่ในแมลงวันตัวผู้ซึ่งมีเฮเทอโรโครมาตินจำนวนมาก มันทำไม่ได้” กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยีนจากสปีชีส์หนึ่งไม่ตรงกับยีนจากอีกสปีชีส์หนึ่ง
ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าในช่วง 2.5 ล้านปีที่ผ่านมานับตั้งแต่ทั้งสองสายพันธุ์แยกจากกันD. melanogaster ได้พัฒนา Nicknackรุ่นของตัวเอง นักวิจัยสรุปว่าNicknackต้องมีบทบาทสำคัญในการควบคุมเฮเทอโรโครมาติน และเนื่องจากเฮเทอโรโครมาตินวิวัฒนาการอย่างรวดเร็ว ยีน Nicknackจึงต้องวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วด้วย ดังนั้นจึงไม่ล้าสมัย
ต่อไป มาลิกหวังที่จะศึกษาเพิ่มเติมเพื่อทำความเข้าใจหน้าที่ที่แท้จริงของนิคแนค ซึ่งอาจช่วยให้กระจ่างเกี่ยวกับบทบาทของเฮเทอโรโครมาตินในการกำหนดความเร็วและแนวทางการวิวัฒนาการ เขากล่าวว่านักวิทยาศาสตร์เป็นเพียงจุดเริ่มต้นของความเข้าใจในหลาย ๆ ด้านว่า “DNA ขยะ” นี้เป็นอะไรก็ได้ยกเว้นขยะ สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์ไม่มีขั้นต่ำ
