Информации, закодированной в ДНК организма, недостаточно для определения характера экспрессии генов. Этот факт был известен еще до открытия эпигенетики, которая относится к внешним модификациям ДНК, которые включают или выключают гены. Эти модификации не изменяют последовательность ДНК, но вместо этого влияют на экспрессию генов.
Другой, менее известный механизм, называемый канализацией, поддерживает жизнеспособность организмов, несмотря на генетические мутации и факторы окружающей среды. Если организм испытывает экологические или генетические нарушения во время своего развития, такие как экстремальные условия жизни или генетические мутации, канализация действует как способ сдерживания этих нарушений.
Организм остается стабильным и может продолжать развиваться без заметных изменений.Зона комфорта в геноме мухиКристиан Шлоттерер из Института популяционной генетики и его коллеги изучали механизм канализации у плодовых мух.
Исследователи подвергли два генетически различных штамма плодовых мух, Орегон и Самарканд, воздействию различных температур (13 ° C, 18 ° C, 23 ° C и 29 ° C). Впоследствии они проанализировали вариацию экспрессии генов в ответ на разные температуры. Результаты показали гомогенный характер экспрессии генов среди двух штаммов при 18 ° C. Независимо от того, были ли мухи из Орегона или Самарканд, экспрессия их генов была почти неразличима.«Зона генетического комфорта мух, по-видимому, находится при температуре 18 ° C».
Как только мухи покидают зону комфорта, переходят либо на более высокую, либо на более низкую температуру, экспрессия генов двух штаммов резко меняется », — объясняет Шлоттерер.Буферизация генотипаЭффект канализации был впервые описан в 1942 году, когда исследователи отметили, что организмы остаются стабильными по своему внешнему виду, несмотря на различные условия окружающей среды или генетические мутации. Такая буферизация развития помогает стабилизировать рост организма.
«Если организм развивается вдоль пути канализации или вдоль зоны комфорта, мутации могут накапливаться, не будучи выраженными. Как только организмы покидают канализованный диапазон, эти скрытые генетические вариации могут быть выражены и станут видимыми. Это явление называется деканализацией», — сказал Шлоттерер. объясняет.Декаанализация как причина сложного генетического заболевания
Публикация американского исследователя Грега Гибсона в журнале Nature (Paper-Link) предполагает, что такие заболевания, как диабет, астма, депрессия и сердечно-сосудистые заболевания, являются следствием генетической деканализации. Он описывает, как миграция, диета, курение, загрязнение воздуха и психологический стресс могут привести к вызванной стрессом деканализации и, следовательно, вызвать определенные сложные генетические заболевания у людей.«Сама по себе генетическая информация не определяет, остаемся мы здоровыми или нет.
Необходимо учитывать сложное взаимодействие условий окружающей среды и генетической изменчивости», — говорит Шлоттерер.