Структурное наследование: передача признаков вне ДНК
Structural inheritance
Наследование структуры: новый тип генетической передачи, отличный от ДНК. Прионы, ориентация ресничек и спиральность клеток – примеры структурного наследования.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Структурное наследство или кортикальное наследство — это передача эпигенетического признака в живом организме посредством самовоспроизводящихся пространственных структур. Это отличается от передачи цифровой информации, такой как информация, содержащаяся в последовательностях ДНК, которая объясняет подавляющее большинство известных генетических вариаций. Примеры структурного наследства включают распространение прионов, инфекционных белков, вызывающих такие заболевания, как скрейпи (у овец и коз), губчатая энцефалопатия крупного рогатого скота ("коровье бешенство") и болезнь Кройцфельдта — Якоба (хотя гипотеза о том, что прионы передаются только белками, до недавнего времени считалась спорной). Прионы, основанные на наследственной структуре белка, также существуют у дрожжей. Структурное наследство также наблюдается в ориентации ресничек у простейших, таких как Paramecium и Tetrahymena, и в "хиральности" спирали клетки у Tetrahymena.
Structural inheritance or cortical inheritance is the transmission of an epigenetic trait in a living organism by a self perpetuating spatial structures. This is in contrast to the transmission of digital information such as is found in DNA sequences, which accounts for the vast majority of known genetic variation. Examples of structural inheritance include the propagation of prions, the infectious proteins of diseases such as scrapie (in sheep and goats), bovine spongiform encephalopathy ('mad cow disease') and Creutzfeldt–Jakob disease (although the protein only hypothesis of prion transmission has been considered contentious until recently). Prions based on heritable protein structure also exist in yeast. Structural inheritance has also been seen in the orientation of cilia in protozoans such as Paramecium and Tetrahymena, and 'handedness' of the spiral of the cell in Tetrahymena,
История
Структурное наследование было открыто Трейси Соннеборном и другими исследователями в конце 1930-х годов, в ходе изучения простейших. Соннеборн показал в своих исследованиях на инфузориях-парамециях, что структура коры не зависит от генов или жидкой цитоплазмы, а определяется корковой структурой поверхности ресничных простейших. Существовавшие ранее структуры клеточной поверхности служили шаблоном, который передавался из поколения в поколение. Джон Р. Преер-младший, развивая работы Соннеборна, отмечает: "Расположение поверхностных структур наследуется, но механизм этого неизвестен. Макронуклеусы передают многие свои характеристики новым макронуклеусам посредством неизвестного и загадочного механизма". Другие исследователи пришли к выводу, что "феномен кортикального наследования (и связанных с ним негенетических, эпигенетических процессов) напоминает нам о том, что фундаментальной репродуктивной единицей жизни является не молекула нуклеиновой кислоты, а удивительно универсальная, цельная, живая клетка". Изучение структурного наследования является частью расширенного эволюционного синтеза.
Structural inheritance was discovered by Tracy Sonneborn, and other researchers, during his study on protozoa in the late 1930s. Sonneborn demonstrated during his research on Paramecium that the structure of the cortex was not dependent on genes, or the liquid cytoplasm, but in the cortical structure of the surface of the ciliates. Preexisting cell surface structures provided a template that was passed on for many generations. John R. Preer, Jr., following up on Sonneborn's work, says, "The arrangement of surface structures is inherited, but how is not known, Macronuclei pass on many of their characteristics to new macronuclei, by an unknown and mysterious mechanism." Other researchers have come to the conclusion that "the phenomena of cortical inheritance (and related nongenic, epigenetic processes) remind us that the fundamental reproductive unit of life is not a nucleic acid molecule, but the remarkably versatile, intact, living cell." The study of structural inheritance is part of the extended evolutionary synthesis.
В популярной культуре
В статье журнала "Newsweek" упоминаются исследования, показывающие, что "некоторые дафнии развивают колючий шлем, отпугивающий хищников, в то время как другие, с идентичной последовательностью ДНК, остаются без шлема. Различие между ними заключается не в генах, а в опыте, пережитом их матерями. Если мать сталкивалась с хищниками, у её потомства вырастают шлемы – эффект, который один остроумный исследователь назвал "укуси мать, сражайся, дочь". Если же мать жила без угроз, у её потомства шлемов нет. Одинаковая ДНК, разные признаки. Каким-то образом опыт матери, а не только её последовательность ДНК, передаётся потомству". Разнообразные дополнительные примеры структурного наследования представлены в недавно опубликованной книге "Происхождение формы организма".
An article in Newsweek mentions research that shows that "Some water fleas sport a spiny helmet that deters predators; others, with identical DNA sequences, have bare heads. What differs between the two is not their genes but their mothers' experiences. If mom had a run in with predators, her offspring have helmets, an effect one wag called "bite the mother, fight the daughter." If mom lived her life unthreatened, her offspring have no helmets. Same DNA, different traits. Somehow, the experience of the mother, not only her DNA sequences, has been transmitted to her offspring." Various additional examples of structural inheritance are presented in the recent book Origination of Organismal Form.