Die Evolution des menschlichen Auges Längst Eines der herausforderndsten Geheimnisse der Biologie ist die Abfolge von Schritten, die erforderlich sind, um eine primitive Lichtempfindlichkeit in ein komplexes fotografisches System umzuwandeln.
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass sich einige Komponenten des Sehvermögens von Wirbeltieren möglicherweise nicht allmählich gebildet haben, weil ihre Gene entlang der Familienlinien weitergegeben werden, sondern aus ganz anderen Lebenszweigen „gestohlen“ wurden.
„Mindestens eine Innovation, die zur heutigen Struktur der Augen von Wirbeltieren führte, kam nicht aus dem allmählichen ‚Flicken‘ von Genen, die bei anderen Tieren gefunden wurden, sondern aus der Einführung neuer DNA von Bakterien durch horizontalen Gentransfer“, Erklären Der Molekularbiologe Matt Dougherty von der University of California, San Diego (UCSD) auf Twitter.
Horizontaler Gentransfer Es beschreibt den Prozess der Übertragung von genetischem Material zwischen verschiedenen Arten von Organismen, wie z. B. Gentauschviren oder klebrigen Bakterien.
Eines der Hauptmerkmale, das unsere feinfokussierten, kameraähnlichen Augen von denen von Wirbellosen unterscheidet, ist die Trennung von lichtempfindlichem Gewebe von Zellen, die für das Recycling ihrer auf Licht reagierenden Moleküle verantwortlich sind.
Es ist erwähnenswert, dass Wirbellose auch erstaunliche Augen haben, also haben sie offensichtlich unterschiedliche Lösungen für die Sehschärfe entwickelt. Wir verlassen uns nur auf IRBP und sie nicht, was bedeutet, dass der Erwerb dieses bakteriellen Gens uns auf einen evolutionären Weg bringt, der unsere Augen zu dem macht, was sie sind. 7/
– Matt Daugherty (@Daugherty_Lab) 10. April 2023
Dies beruht auf Mechanismen, um Moleküle, sogenannte Retinoide, tatsächlich zwischen verschiedenen Zellen zu bewegen. Hochkonserviertes Retinoid-Rezeptor-bindendes Protein (IRBP) Es übernimmt die Übertragung, und laut dieser neuen Forschung stammt es aus einem bakteriellen Gen, das vor mehr als 500 Millionen Jahren plötzlich in wirbeltierähnlichen Augen auftauchte.
IRBP fehlt nicht nur in Wirbellosen, es kommt auch in keiner anderen komplexen Zelle vor, von Bäumen über Amöben bis hin zu Hefen. Die einzige Aufzeichnung, die wir über das Gen haben Eine Sequenz ähnlich derjenigen, die IRBP kodiert, stammt von Bakterien.
Durch die Analyse von mehr als 900 Genomen konnten Chinmay Kalluraya, Molekularbiologie-Doktorand am MIT, und Kollegen das Auftreten des Gens in Wirbeltierlinien bestimmen. Dies fiel zeitlich mit dem Auftreten wirbeltierähnlicher Augen vor mehr als 500 Millionen Jahren zusammen.
Es scheint, dass die Vorfahren aller rückgekreuzten Tiere das ursprüngliche Gen von Bakterien gestohlen haben, und über viele Generationen natürlicher Selektion, Seine Codon-Replikation und Funktion dient dem Transport von Retinoiden.
Obwohl es nur eine kleine Rolle beim Sehen von Wirbeltieren spielt, bietet die Tatsache, dass neuartige Komponenten zwischen sehr unterschiedlichen Teilen der Biosphäre hin- und herrutschen können, neue Möglichkeiten zur Erklärung vieler komplexer biologischer Prozesse. Ein weiteres Beispiel dafür ist ein Protein namens Syncytin, das für die Bildung der Plazenta bei Säugetieren notwendig ist. Gen für dieses Protein Es entstand in Retroviren.
„Im Gegensatz zur Evolution bestehender Gene oder der sogenannten Modifikation hat der Erwerb von fremdem genetischem Material das Potenzial, die Evolution von Eukaryoten zu durchdringen, indem es eine sofortige funktionelle Neuheit bietet“, Erklären in ihrem Papier.
Je mehr Genome sequenziert werden, glauben die Forscher, dass wir in unserer Evolutionsgeschichte weitere Beispiele für horizontalen Gentransfer finden werden.
„DNA von Mikroben (einschließlich Viren) hat die Evolution von Tieren auf seltsame und überraschende Weise geprägt.“ sagen Dougherty.
Diese Forschung wurde in veröffentlicht PNAS.
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