CP v2

Tag: DNR

  • Mokslininkai aptiko nežinomų žmonių linijų pėdsakus: jų DNR iki šiol slypi mūsų genome

    Mokslininkai aptiko nežinomų žmonių linijų pėdsakus: jų DNR iki šiol slypi mūsų genome

    Mūsų DNR saugo daug senesnę ir painesnę žmonijos istoriją, nei ilgą laiką rodė vadovėliai. Tarptautinė mokslininkų grupė, išanalizavusi šiuolaikinius genomus nauju metodu, aptiko bent dviejų iki šiol neidentifikuotų archajiškų Homo linijų genetinius pėdsakus.

    Dar svarbiau tai, kad šiems signalams aptikti nereikėjo turėti kaulų ar pilnų išnykusių populiacijų genomų. Tyrėjai rėmėsi vien šiuolaikinių žmonių genetine informacija ir iš jos atkūrė, kurios genomo atkarpos galėjo būti paveldėtos iš nežinomų protėvių.

    TRACE metodas keičia paieškas

    Tyrime panaudotas metodas TRACE leidžia sekti archajišką įnašą per genealoginius ryšius, atkuriant genomo fragmentų kilmę. Vietoje tiesioginio palyginimo su iškastine DNR, modeliuojama, kaip per laiką galėjo išsišakoti ir susipinti skirtingų populiacijų genetinės linijos.

    Tokia prieiga ypač svarbi regionams ir laikotarpiams, kur fosilijų beveik nėra arba jų DNR neišliko. Dėl to įmanoma aptikti labai senus genetinius „šešėlius“, net jei patys jų nešiotojai mokslui dar nežinomi.

    Dvi paslaptingos linijos mūsų DNR

    Analizuojant daugiau nei 500 šiuolaikinių genomų, išryškėjo dvi atskiros archajiškos linijos. Pirmoji, mokslininkų vertinimu, sudaro apie 0,5–1 proc. visų šiandien gyvenančių žmonių genomo.

    Toks paplitimas rodo, kad kryžminimasis greičiausiai vyko dar prieš Homo sapiens didžiąją migraciją už Afrikos ribų. Dėl to šios linijos pėdsakų galima rasti praktiškai visų šiuolaikinių žmonių genetinėje mozaikoje.

    Tyrėjai kelia hipotezę, kad ši nežinoma linija nuo bendro protėvio su neandertaliečiais ir denisoviečiais galėjo atsiskirti maždaug prieš 800 000 metų. Tarp galimų kandidatų minimas Homo heidelbergensis, tačiau tiesioginių įrodymų kol kas nėra.

    Antroji linija pasirodė dar mįslingesnė: jos ištakos gali siekti net apie 1,8 milijono metų. Tai reikštų, kad ji būtų gerokai senesnė už neandertaliečius ir denisoviečius, o teoriškai galėtų sietis su ankstyvaisiais Homo atstovais, pavyzdžiui, Homo erectus.

    Šios itin senos kilmės DNR pėdsakai ryškiausiai matomi denisoviečių genetikoje, o į šiuolaikinių žmonių genomą, kaip manoma, pateko per vėlesnius kryžminimosi epizodus. Didžiausias šių fragmentų signalas aptinkamas Okeanijos regiono gyventojų genomuose, nors jis sudaro tik nedidelę jų DNR dalį.

    Kodėl tai svarbu šiandien

    Rezultatai dar kartą sustiprina vis dažniau moksle akcentuojamą vaizdą: žmogaus evoliucija nebuvo tiesus medis su aiškiomis šakomis. Greičiau tai buvo tinklas, kuriame skirtingos populiacijos ne kartą susitikdavo, kryžmindavosi ir keisdavosi genetine medžiaga.

    Tyrėjai taip pat pažymi, kad dalis paveldėtų archajiškų genomo atkarpų galėjo turėti praktinę reikšmę prisitaikymui. Pirminės analizės leidžia įtarti sąsajas su imuninės sistemos veikla ar medžiagų apykaita, tačiau tikslus šių variantų poveikis dar bus tikslinamas tolesniuose tyrimuose.

    Tokie darbai padeda geriau suprasti, kaip senoviniai kontaktai tarp skirtingų žmonių grupių galėjo formuoti šiuolaikines biologines savybes ir populiacijų skirtumus. Kuo daugiau atrandama „nematomų“ protėvių, tuo aiškiau, kad mūsų genomas yra daugelio seniai išnykusių istorijų rinkinys.

  • Mokslininkai atskleidė stulbinantį faktą: žmogaus DNR slepia daugiau nei dvigubą spiralę

    Mokslininkai atskleidė stulbinantį faktą: žmogaus DNR slepia daugiau nei dvigubą spiralę

    Nors dauguma DNR molekulių iš tiesų sudaro klasikinę dvigubą spiralę, tai nėra vienintelė įmanoma jos forma. Tam tikromis sąlygomis genetinės medžiagos atkarpos gali susisukti į sudėtingesnes erdvines konfigūracijas, vadinamas nekanoninėmis struktūromis. Ilgą laiką manyta, kad tai tik laboratorinė įdomybė, tačiau dabar vis daugiau įrodymų rodo, jog jos susidaro ir gyvose žmogaus ląstelėse.

    Viena geriausiai ištirtų nekanoninių formų yra G-kvadrupleksas. Jis formuojasi genuose ir kitose DNR vietose, kur gausu guanino: vietoj įprastų bazių porų keturios guanino molekulės susijungia į stabilias, sluoksniuotas struktūras. Tokie dariniai dažnai aptinkami šalia genų, susijusių su ląstelių augimu, taip pat telomeruose, kurie saugo chromosomų galus nuo irimo ir pažeidimų.

    Kita išskirtinė DNR konfigūracija siejama su citozinu. Mokslininkai ilgai abejojo, ar ji gali egzistuoti gyvoje ląstelėje, nes atrodė stabili tik specifinėmis laboratorinėmis sąlygomis. Situacija pasikeitė atsiradus tiksliau šioms struktūroms atpažinti pritaikytiems metodams, leidusiems pamatyti, kad jos iš tiesų pasirodo žmogaus ląstelės branduolyje.

    Įdomu tai, kad tokios struktūros dažnai nėra pastovios. Jos gali susidaryti ir išnykti, tikėtina, priklausomai nuo to, kokių procesų tuo metu reikia ląstelei, pavyzdžiui, kai aktyviai perrašoma genetinė informacija arba vyksta DNR kopijavimas. Tai sustiprina prielaidą, kad nekanoninės formos nėra atsitiktinis šalutinis reiškinys, o viena iš reguliavimo grandžių.

    Tyrimai taip pat aprašo ir daugiau neįprastų DNR „architektūrų“, tarp jų tripletas spiralės, segtukus primenantys susilankstymai ar kryžminės grandinių sąveikos. Tokios konfigūracijos formuojasi dėl specifinių nukleotidų sekų ir vietinių DNR susisukimo pokyčių. Vis dažniau akcentuojama, kad jos gali veikti kaip biologiniai jungikliai, keičiantys baltymų priėjimą prie DNR ir taip lemiantys, kurie genai bus įjungti, o kurie liks nutildyti.

    Būtent ryšys su genų aktyvumo kontrole kelia didžiausią susidomėjimą medicinoje. Kai neįprastos struktūros susiformuoja netinkamu metu ar netinkamoje vietoje, jos gali prisidėti prie genomo nestabilumo ir padidinti mutacijų tikimybę. Tai siejama su didesne kai kurių vėžio formų ir dalies neurologinių sutrikimų rizika, todėl šios struktūros tiriamos ir kaip galimi naujų vaistų taikiniai.

    Pastaraisiais metais ryškėja tendencija kurti molekules, kurios galėtų selektyviai stabilizuoti arba, priešingai, slopinti konkrečias DNR struktūras. Tokiu būdu būtų galima netiesiogiai paveikti ligos eigai svarbių genų veiklą, nekeičiant pačios DNR sekos. Nors iki plačios klinikinės praktikos dar reikia daug patikros, mokslininkai tokį požiūrį vertina kaip perspektyvų kelią tikslesnei, labiau personalizuotai terapijai.

  • Mokslininkai apskaičiavo žmogaus amžiaus ribą: net įveikus ligas, kūnas turi aiškią „lubą“

    Mokslininkų skaičiavimai rodo, kad net ir radikaliai pažengus medicinai, žmogaus gyvenimo trukmė turi biologinę ribą. Pagrindinė priežastis siejama su laipsnišku DNR pažeidimų ir vadinamųjų somatinių mutacijų kaupimusi, kurio visiškai sustabdyti nepavyksta.

    Somatinės mutacijos yra mažos genetinės klaidos, atsirandančios ląstelėms dalijantis ir veikiant aplinkos veiksniams. Organizmas turi DNR taisymo sistemas, tačiau jos nėra tobulos, todėl dalis pažeidimų išlieka ir ilgainiui pradeda veikti audinių funkciją.

    Kur slypi gyvenimo riba?

    Tyrėjai vertino scenarijų, kai kiti senėjimą spartinantys veiksniai ir ligos būtų maksimaliai suvaldyti, tačiau išliktų neišvengiamas mutacijų kaupimasis. Tokiu atveju dažniausiai minimas teorinis žmogaus amžiaus intervalas siekia apie 150–190 metų.

    Tai gerokai viršija dabartinę tikėtiną gyvenimo trukmę išsivysčiusiose šalyse, kurią lemia ne tik biologija, bet ir gyvenimo būdas, infekcijos, širdies ir kraujagyslių ligos bei onkologiniai susirgimai. Vis dėlto net optimistiškas medicinos progresas nepašalina bazinio mechanizmo, kuris ilgainiui „išbalansuoja“ organų darbą.

    Kodėl nemirtingumas nepasiekiamas?

    Esminė problema ta, kad kritinę ribą pasiekęs genetinių pažeidimų kiekis gali sutrikdyti audinių atsinaujinimą ir ląstelių veiklą. Tuomet didėja organų nepakankamumo, vėžinių procesų ir sisteminių sutrikimų rizika, net jei kitos ligos būtų laiku nustatomos ir gydomos.

    Ypač pažeidžiami yra organai, kurių ląstelės atsinaujina lėčiau. Dažniausiai akcentuojamos širdies ir smegenų ląstelės, nes jų ribotas atsinaujinimas reiškia, kad per gyvenimą jos sukaupia daugiau ilgalaikių pažeidimų.

    Priešingai, kai kurie audiniai, pavyzdžiui, oda ar kepenys, ilgą laiką geba efektyviai atsinaujinti, todėl jų funkcija gali išlikti stabili ilgiau. Tačiau viso organizmo „silpniausios grandys“ galiausiai ima riboti bendrą gyvenimo trukmę.

    Ilgaamžiškumo industrija tuo pat metu sparčiai auga: dalis turtingų žmonių investuoja į brangias programas, tyrimus ir procedūras, tikėdamiesi sulėtinti senėjimą. Pavyzdžiui, JAV verslininkas Bryanas Johnsonas viešai teigia kasmet išleidžiantis maždaug 1 850 000 eurų įvairioms priemonėms, skirtoms biologiniams rodikliams gerinti, tačiau tai kol kas nekeičią fundamentalaus ribotumo principo.

  • Atradimas nustebino mokslininkus: augalų DNR išsaugojo 300 mln. metų senų virusų „fosilijas“

    Atradimas nustebino mokslininkus: augalų DNR išsaugojo 300 mln. metų senų virusų „fosilijas“

    Mokslininkai atskleidė, kad šiuolaikinių augalų DNR veikia kaip savotiškas archyvas, kuriame išlikę itin seni virusinių infekcijų pėdsakai. Tyrimas rodo, jog tokios genetinės „fosilijos“ leidžia pažvelgti į gyvybės istoriją gerokai giliau, nei tai įmanoma remiantis vien tradicinėmis uolienų fosilijomis.

    Darbas publikuotas mokslo žurnale „PLoS Pathogens“. Jame daugiausia dėmesio skirta virusų šeimai Caulimoviridae, kuri infekuoja augalus ir pasižymi išskirtine savybe: dalis viruso genetinės medžiagos gali įsiterpti į augalo chromosomas ir vėliau būti perduodama kitoms kartoms milijonus metų.

    Tyrėjai išanalizavo 93 rūšių genomus, apimančius beveik visas pagrindines sausumos augalų linijas: nuo samanų iki žiedinių augalų. Tokia plati aprėptis leido nustatyti daugiau kaip 47 000 endogeninių virusinių sekų, kurios tapo didžiausiu iki šiol duomenų rinkiniu šiai virusų grupei tirti.

    Ką atskleidė virusų pėdsakai?

    Analizė parodė, kad Caulimoviridae įvairovė buvo smarkiai nuvertinta: identifikuotos 35 anksčiau nežinomos evoliucinės linijos. Be to, aptikta visiškai nauja virusų grupė, kuri, panašu, būdinga tik kai kurioms spygliuočių rūšims.

    Duomenys taip pat leidžia manyti, kad šių virusų šeimininkais per ilgą laiką galėjo būti praktiškai visi induočiai augalai. Tai rodo ypač platų paplitimą ir ilgalaikį virusų bei augalų sambūvį, kuris truko šimtus milijonų metų.

    Ryšys su masiniais išnykimais

    Palyginus virusų evoliucinį medį su augalų raidos istorija, paaiškėjo, kad dalis virusų linijų evoliucionavo kartu su savo šeimininkais. Tačiau procesas nebuvo tolygus: aptikta ir šeimininkų kaitos, ir ištisų virusų linijų išnykimo požymių.

    Tyrėjai atkreipia dėmesį, kad kai kurie lūžiai galėjo sutapti su masiniais išnykimais, kurie keitė Žemės ekosistemas. Tarp galimų pavyzdžių minimas periodas permio pabaigoje maždaug prieš 252 milijonus metų bei kreidos pabaiga prieš 66 milijonus metų, kai smarkiai persitvarkė gyvybės bendrijos.

    Kodėl tai svarbu šiandien?

    Šie rezultatai keičia požiūrį į augalų genomus: jie pasirodo esantys ne tik instrukcija, kaip organizmui funkcionuoti, bet ir ilgalaikė atmintis apie senovines infekcijas. Tokie įrašai tampa ypač vertingi, nes virusai dažniausiai nepalieka klasikinių fosilijų, todėl jų evoliuciją rekonstruoti įprastais paleontologijos metodais sudėtinga.

    Mokslininkų teigimu, „molekulinės fosilijos“ gali padėti tiksliau suprasti, kaip virusai prisitaikydavo prie skirtingų augalų grupių ir kaip kito ekosistemos per geologinius laikotarpius. Tai atveria kelią naujiems tyrimams, kurie gali papildyti žinias tiek apie senovinius virusus, tiek apie ilgalaikę augalų ir patogenų sąveiką.

  • Mokslininkai rado žmogaus DNR ant urvų sienų: proveržis gali perrašyti priešistorę

    Mokslininkai rado žmogaus DNR ant urvų sienų: proveržis gali perrašyti priešistorę

    Mokslininkams pirmą kartą pavyko išskirti ir identifikuoti žmogaus DNR, išlikusią tiesiogiai ant urvų sienų. Iki šiol senovinis genetinis materialas dažniausiai būdavo tiriamas iš kaulų, dantų ar urvų nuosėdų dugne.

    Tyrimas rodo, kad DNR gali išlikti ne tik palaikuose, bet ir ant uolienų paviršiaus tūkstančius metų. Tai ypač svarbu vietose, kur randama piešinių ar žmogaus veiklos pėdsakų, tačiau nėra jokių kaulų, pagal kuriuos būtų galima nustatyti, kas ten lankėsi.

    Kaip buvo paimti mėginiai

    Tarptautinė mokslininkų komanda paėmė labai mažus mėginius iš aštuonių urvų pietų Europoje. Dalį mėginių tyrėjai rinko nuo vietų su uolų piešiniais, o dalį nuo greta esančių, iš pirmo žvilgsnio niekuo neišsiskiriančių sienų plotų.

    Iš visų tirtų mėginių penkiuose aptikta autentiškos žmogaus DNR. Įdomu tai, kad tik vienas teigiamas mėginys buvo paimtas nuo paviršiaus su uoline daile, o kiti keturi aptikti ant nepuoštų sienų, kurios iš pradžių buvo laikytos kontrolinėmis.

    Kur DNR išliko geriausiai

    Vienas reikšmingiausių taškų buvo Escoural urvas Portugalijoje, kuriame aptikti trys žmogaus DNR turintys mėginiai. Vienas jų buvo po kalcito sluoksniu, dengiančiu piešinį, o du paimti nuo nepuoštų sienų fragmentų.

    Papildomų mėginių su žmogaus genetiniu materialu rasta ir Covarón urve Ispanijoje, netoli priešistorinių piešinių. Tyrėjai pabrėžia, kad tokie radiniai leidžia tikėtis daugiau informacijos net ir ten, kur tiesioginių žmonių palaikų neįmanoma rasti.

    Ką tai keičia archeologijoje

    Remiantis tyrėjų vertinimu, aptiktas genetinis materialas yra bent 2 000 metų senumo, o kai kuriais atvejais gali būti ir gerokai senesnis. Tiksliai datuoti sudėtinga, nes DNR dalelės gali būti užsidariusios po plonomis mineralų sankaupomis, kurios ant sienų kaupiasi ilgą laiką.

    Tokios natūralios nuosėdos galėjo veikti kaip apsauginis sluoksnis ir padėti DNR išlikti. Archeologams tai atveria galimybę tikslinti, kokios žmonių grupės lankėsi konkrečiose vietose, ar tos pačios olos buvo naudojamos skirtingų laikotarpių bendruomenių.

    Vis dėlto mokslininkai atkreipia dėmesį, kad metodą dar reikia tobulinti. Ne kiekviename mėginyje užtenka genetinio materialo, be to, didelė grėsmė yra šiuolaikinė tarša, todėl būtinos itin griežtos laboratorinės procedūros ir kontrolės.

    Tyrėjai pabrėžia ir praktinį aspektą: ateityje, saugant jautrius piešinius, gali pakakti tirti šalia esančius uolienos plotus. Tai leistų gauti informacijos apie senovės žmones nepažeidžiant kultūros paveldo objektų.

    Tyrimo rezultatai paskelbti žurnale „Nature Communications“ ir laikomi svarbiu žingsniu vadinamosios aplinkos DNR srityje. Šis požiūris vis dažniau taikomas siekiant aptikti biologinius pėdsakus ten, kur tradiciniai archeologiniai radiniai nėra išlikę.

  • Iberijos urvuose rasta daugiau kaip 2 000 metų senumo žmogaus DNR: ką tai keičia archeologijoje

    Iberijos urvuose rasta daugiau kaip 2 000 metų senumo žmogaus DNR: ką tai keičia archeologijoje

    Netikėtas DNR šaltinis urvuose

    Ispanijoje ir Portugalijoje dirbanti mokslininkų grupė urvų sienų paviršiuose aptiko daugiau kaip 2 000 metų senumo žmogaus DNR pėdsakų. Tyrimas rodo, kad uolienos ir ant jų esantis menas gali išsaugoti biologinę informaciją gerokai ilgiau, nei manyta anksčiau.

    Darbas koordinuotas iš Kasereso (Ispanija), o jame dalyvavo tyrėjai iš kelių šalių, tarp jų Jungtinės Karalystės, Vokietijos ir Kinijos. Rezultatai paskelbti mokslo žurnale „Nature Communications“.

    Kaip DNR pateko ant sienų?

    Mokslininkai aiškina, kad žmogaus genetinė medžiaga ant urvų sienų galėjo atsirasti per prisilietimus, kvėpavimą, prakaitą ar kitus mikroskopinius biologinius pėdsakus. Ilgainiui jie gali įsigerti į paviršiaus sluoksnius ir, esant palankioms sąlygoms, išlikti tūkstantmečius.

    Iki šiol senovinė DNR dažniausiai būdavo išgaunama iš kaulų, dantų, nuosėdų ar įrankių. Urvų sienos kaip genetinės informacijos šaltinis beveik nebuvo tirtos, todėl šis atradimas laikomas svarbiu žingsniu archeogenetikoje.

    Kur ir ką pavyko nustatyti?

    Tyrėjai išanalizavo 24 uolienų meno paneles iš vienuolikos urvų Ispanijoje ir Portugalijoje, pasitelkę pažangius genetinės medžiagos išgavimo bei sekoskaitos metodus. Senovinės žmogaus DNR aptikta ne tik ant pigmentu dengtų paviršių Portugalijos Eskoural urve, bet ir gretimose, neapdažytose vietose, taip pat Kovarono urve Astūrijoje.

    Dalies mėginių genetiniai požymiai leido identifikuoti tikėtiną biologinę lytį: trys mėginiai siejami su moterimis, vienas su vyru, o vieno patikimai priskirti nepavyko. Tyrėjai pabrėžia, kad tokie duomenys nėra pilnas žmonių „portretas“, tačiau jie rodo, jog sienos gali kaupti atsekamus žmogaus buvimo ženklus.

    Kodėl tai svarbu archeologijai?

    Jei urvų sienos iš tiesų veikia kaip biologiniai archyvai, ateityje tai gali padėti tiksliau suprasti, kas ir kada lankėsi konkrečiose vietose, kaip buvo naudojamos urvų erdvės ir kaip skirtingos grupės sąveikavo su aplinka. Ypač svarbu tai, kad tokie tyrimai gali būti mažiau invaziniai nei kaulų ar kitų radinių paėmimas.

    Kita vertus, senovinės DNR tyrimuose itin svarbi taršos kontrolė: šiuolaikinė žmogaus DNR gali lengvai patekti ant mėginių per prisilietimą ar net per įrangą. Dėl to šios krypties plėtra greičiausiai reikalaus dar griežtesnių protokolų ir pakartotinių patikrų skirtingose laboratorijose.