Różnice DNA między blisko spokrewnionymi gatunkami - drożdże

DNAGenetyczne różnice pomiędzy osobnikami mogą być dużo większe niż między gatunkami. Do takiego wniosku udało się dojść porównując DNA drożdży zsekwencjonowanych po raz pierwszy w 1996 roku, a ludzi (pierwszy pełen skład DNA odczytano w 2001 roku) i szympansów.

Ogólnie liczba odczytanych genomów sięga około 1000 gatunków z czego większość stanowią mikroorganizmy. Dla wielu z tych gatunków DNA odczytano u kilku i więcej osobników (w tym kilkakrotnie u ludzi).

Ekipy Anders Blomberg, Jonas Warringer z Department of Cell and Molecular Biology, University of Gothenburg oraz Sanger Institute w Cambridge i University of Nottingham doprowadzili do odczytania DNA i scharakteryzownia właściwości genów (np. fenotypowych) 70 osobników dwóch gatunków drożdży używanych w procesie produkcji wina. Saccharomyces cerevisiae i ich bliskiego ewolucyjnego kuzyna Saccharomyces paradoxus. Osobnicze różnice DNA wewnątrz poszczególnych gatunków drożdży wynosiły około 4 procent, podczas gdy pomiędzy człowiekiem a szympansem szacowane są na poziomie około 1 procenta. Dla porównania różnice osobnicze wewnątrz jednego z naszych najbardziej zróżnicowanych w wyglądzie gatunków, u psa domowego (jego DNA odczytano pod koniec 2005 roku), szacowane są na poziomie do 0,2 procent (na tyle oszacowano różnice w DNA pomiędzy psem a jego protoplastą wilkiem).

Przyglądając się bliżej genomom drożdży zauważono silną zmienność na końcach ich chromosomów w części telomerowej. Według niektórych teorii są to obszary mogące brać znaczący udział w formowaniu się nowych gatunków. Niektóre z badanych osobników drożdży posiadały dodatkowy materiał genetyczny nie spotykany u innych pobratymców i w większości pojawiał się on właśnie w części telomerowej.

Naukowcy przypuszczają, że silnie zróżnicowanie osobnicze drożdży winnych może być związane z gospodarką człowieka. Drożdże te podróżują z ludźmi po całym świecie, są wykorzystywane w różnych warunkach. Zdobyte w tych sytuacja dodatkowe fragmenty DNA w różny sposób przekazują pomiędzy sobą. Tak silnych zmian nie zauważono u innych badanych gatunków drożdży nie związanych z gospodarka człowieka.

Podobne wyniki przedstawili naukowcy w pracy publikowanej w Science w 2007 roku. Tym razem skupiono się na trzech gatunkach drożdży Saccharomyces cerevisiae, S. mikatae oraz S. bayanus. Badaniami objęto geny Ste12 i Tec1, związane z białkami regulującymi ekspresję genów związanych z transkrypcja DNA (intensywnością odczytywania informacji DNA dla produkcji białek). Spośród 221 elementów wiązanych przez Ste12 i 255 elementów wiązanych przez Tec1 tylko 20 procent występowało u wszystkich trzech gatunków. W wielu przypadkach zmiana miejsca wiązania czynnika transkrypcyjnego występowała mimo braku zmiany sekwencji DNA w miejscu wiązania. Jest to potwierdzenie, że różnice między blisko spokrewnionymi gatunkami częściej mogą dotyczyć sposobu regulacji ekspresji genów niż różnic w DNA.

Źródło:
- eurekalert.org, 13.02.2009r., Genetic differences between yeasts greater than those between humans and chimpanzees,
- Borneman A.R. i in., Divergence of Transcription Factor Binding Sites Across Related Yeast Species, Science, Vol. 317, No. 5839. (10 August 2007), pp. 815-819.