Направленный мутагенез - Directed mutagenesis

Для молекулярная биология техника, см сайт-направленный мутагенез.

Направленный мутагенез, также известный как направленная мутация, был гипотеза предполагая, что организмы могут реагировать на стрессы окружающей среды путем ортогенетически руководство мутации к определенным гены или районы геном.

История

Ранняя работа

Дальнейшая информация: Мутационизм и Ортогенез

Русский ихтиолог Лев Берг предложил направленные массовые мутации в качестве основного механизма эволюции в своей антидарвиновской книге Номогенез; или эволюция, определяемая законом (1922). Теория Берга была как мутационист (включая мутацию вместо отбора) и ортогенетический (включая направление).[1] Ранние исследования «направленной мутации» были выполнены немецкими генетиками. Ричард Гольдшмидт утверждал, что предоставил доказательства направленной мутации в 1929 году в своих экспериментах на Дрозофила плодовые мушки подвергаются повышенным температурам. Виктор Йоллос (1887–1941) в 1930-х годах также проводил эксперименты на Дрозофила и написал, что его результаты подтвердили работу Гольдшмидта, которая свидетельствует о направленной мутации в отличие от естественный отбор. Однако более поздние американские генетики не смогли воспроизвести эти эксперименты, и концепции вышли из моды по сравнению со стандартным дарвиновским механизмом случайного возникновения. мутации.[2][3]

Недавние исследования

Направленный мутагенез был повторно предложен в 1988 г.[4] к Джон Кэрнс кто учился кишечная палочка что не хватало способности метаболизировать лактоза. Он выращивал эти бактерии в средства массовой информации в которых лактоза была единственным источником энергия. При этом он обнаружил, что скорость, с которой бактерии развился способность усваивать лактозу была много порядки величины выше, чем можно было бы ожидать, если бы мутации были действительно случайный. Это вдохновило его на предположение, что произошедшие мутации были направленный на тех генах, которые участвуют в утилизации лактозы.[5]

Позднее эта гипотеза была поддержана Сьюзан Розенберг, работавшей тогда в Университет Альберты, которые обнаружили, что фермент, участвующий в Рекомбинационная репарация ДНК, recBCD, был необходим для направленного мутагенеза, наблюдаемого Кэрнсом и его коллегами в 1989 году. Гипотеза направленного мутагенеза была поставлена ​​под сомнение в 2002 году, когда работа показала, что это явление вызвано общими причинами. гипермутабельность за счет амплификации выбранного гена с последующим естественным отбором и, таким образом, являлся стандартом Дарвиновский процесс.[6][7] Однако более позднее исследование, проведенное в 2007 году, пришло к выводу, что амплификация не может объяснить адаптивную мутацию и что «мутанты, которые появляются в течение первых нескольких дней отбора лактозы, являются истинными ревертантами, возникающими за один этап».[8]

Рекомендации

  1. ^ Левит, Георгий С .; Олссон, Леннарт (2006). «Эволюция на рельсах: механизмы и уровни ортогенеза». В Wissemann, Volker (ред.). Анналы истории и философии биологии. 11. Universitätsverlag Göttingen. С. 112–3. ISBN  978-3-938616-85-7.
  2. ^ Харвуд, Джонатан (15 февраля 1993 г.). «3. Генетика и эволюционный процесс». Стили научной мысли: немецкое генетическое сообщество, 1900–1933 гг.. Издательство Чикагского университета. С. 121–4. ISBN  978-0-226-31882-0.
  3. ^ Попов, Игорь. «Проблема ограничений на изменение от Дарвина к настоящему» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-08-20. Получено 2012-04-28.
  4. ^ Cairns, J .; Overbaugh, J .; Миллер, С. (сентябрь 1988 г.). «Происхождение мутантов». Природа. 335 (6186): 142–5. Дои:10.1038 / 335142a0. PMID  3045565.
  5. ^ Симондс, Н. (21 сентября 1991 г.). «Более подходящая теория эволюции ?: Биологи всегда отрицали, что организмы могут адаптировать свои гены к новой среде. Но некоторые поразительные открытия о бактериях заставляют их снова задуматься».. Новый ученый (1787 г.). С. 30–.
    Конкар, Д. (21 сентября 1991 г.). "Более подходящая теория эволюции?". Новый ученый (1787 г.). п. 30.
  6. ^ Слехта, Э. Сьюзен; Лю, Цзин; Андерссон, Дэн I .; Рот, Джон Р. (2002-07-01). «Доказательства того, что выбранная амплификация бактериального аллеля lac Frameshift стимулирует Lac + реверсию (адаптивную мутацию) с общей гипермутабельностью или без нее». Генетика. 161 (3): 945–956. ЧВК  1462195. PMID  12136002.
  7. ^ Слехта, Э. Сьюзен; Гарольд, Дженнифер; Андерссон, Дэн I .; Рот, Джон Р. (2002-05-01). «Влияние положения в геноме на реверсию мутации сдвига рамки lac (lacIZ33) во время нелетального отбора (адаптивная мутация)». Молекулярная микробиология. 44 (4): 1017–1032. Дои:10.1046 / j.1365-2958.2002.02934.x. PMID  12010495.
  8. ^ Штумпф, Джеффри Д .; Poteete, Anthony R .; Фостер, Патриция Л. (15 марта 2007 г.). «Амплификация lac не может объяснить адаптивную мутацию к Lac + у Escherichia coli». Журнал бактериологии. 189 (6): 2291–2299. Дои:10.1128 / JB.01706-06. ЧВК  1899370. PMID  17209030.