progenes


Понятно о непонятном


Previous Entry Share Next Entry
Назад в природу.
progenes
Я смотрю, что пыль после чудесной статьи Каганова улеглась, однако есть в ней пару замечательных пассажей про полиплоидное уебище в виде огромной желтой елды селекцию кукурузы, о которой можно рассказывать долго и интересно. Тем более, что на днях появился симпатичный обзор о том, что мы знаем генах о одомашенных растений с красивыми картинками. Так что сегодня рассмотрим вариант "ген от кукурузы перенести в другую кукурузу, но нетрадиционным способом", а также посмотрим белкин хуй диких предшестенников культурных

Итак, приблизительно десять тысяч лет назад наши предки постепенно переходят от охоты и кочевого способа жизни к оседлому замледелию. Не имея ни письменности, ни науки, тем не менее начали селекционную программу, которая привела к преобразованию сотен диких видов в пригодные к употреблению и удобные в культивировании сорта культурных растений. Большинство культурных сортов настолько изменили свои биологические свойства, что стали полностью зависимые от культивирования человеком и неспособны выживать в дикой природе, как например кукуруза или цветная капуста. Только некоторые виды, вроде моркови или салата могут одичать, то есть вернуться в исходное дикое состояние. Глобальные морфологические изменения в процессе селекции называют "синдромом доместикации", который включает в себя значительное увеличение плодов или зерен в размере, апикальное доминирование (растение растет ввысь и не кустится) у злаков, и прекращение естественного распространения семян (семена в основном остаются прикрепленными к растению и не рассыпаются по мере созревания). Кроме морфологических изменений процесс доместикации затронул также ряд физиологически характеристик, как изменение периода созревания семян, уменьшение содержания горьких субстанций и синхронизация цветения.

Некоторые ученые считают, что сельское хозяйство началось с момента вскапывания огорода (выжигания леса, как вариант) и собирания того, что на нем наросло естественным образом (вроде как австралийские аборигены выжигали кусок степи, который естественным образом заростал именно теми травами, которые можно было есть). Однако другие ученые считают, что процесс доместикации начался с момента, когда часть урожая начали оставлять для искусственного засева на следующий сезон, причем сильно ускорилась тогда, когда наш предок из Неолита догадался оставлять как раз лучшие семена. Предок еще не знал генетических законов, но уже вовсю изменял генотип культурных растений целенаправленным отбором определенных генов.

Теперь, когда человечество вслепую повыводило кучу разных сортов, а у генетиков появилось достаточно методов для анализа наследственного материала, стало интересно посмотреть, какие именно гены отселектировались в процессе искусственного отбора, что так радикально повлияли на архитектуру культурного растения. Для того, чтобы проследить путь от исходного пункта доместикации до современного сорта, палеоботаники и генетики собирают и классифицируют все, что каким-то образом похоже на дикого предка. Затем сравниваются морфологические и другие показатели и вуаля, неприметная травка называется предком риса.

Вообще-то палеоботаника сама по себе вещь увлекательная не меньше, чем раскопка черепков. Сама история с кукурузой яркий пример тому, как комбинирование археологических находок и генетического анализа позволило проследить пути доместикации растения. Как видно из рисунка, сложно предположить, что травка с крохотным початком и современная кукуруза это генетически очень близкие организмы. Эта трава называется теозинте и растет в Южной Мексике. Самые старые археологические находки семян кукурузы датируются около 4 тыс лет до Н.Э. и находятся в 400 км от современного ареала произрастания теозинте. ДНК анализ самых различных сортов кукурузы позволил реконструировать процесс доместикации и распространения культурной кукурузы по американскому континенту, есть мнение, что человечество делало неоднократные независимые попытки доместикации кукурузы.





Практически таже история касается пшеницы и риса. Предок современной пшеницы произрастает на юговостоке современной Турции, а всего 200 километров южнее археологи обнаружили черепки древние (7 тыс. лет до Н.Э.)хранилища пшеницы и ячменя. Распростанение культурной пшеницы по Европе отследили уже генетики и пути четко прослеживаются. С рисом чуть запутаннее история. Самые ранние археологические свидетельства о культурном рисе уходят корнями в 5 в. до Н.Э. на берега Янцзы. Однако генетический анализ отодвинул момент окультуривания на тысячу-другую лет назал. Проблема в том, что найденные древние зерна риса трудно внешне определить, то ли это японский (кругленький липкий суши-рис), то ли индийский (длинный, тонкий, сухой). Тут опять генетики подсуетились и говорять, что они посмотрели на ДНК и уверены, что японский и индийский рис это продукт независимых подходов в одомашнивании и, вероятнее всего, индийский начали одомашнивать в Гималаях.
Однако вернемся к генам. Если у нас есть что-то похожее на дикого предка и культурный сорт, то можно посмотреть, какие гены отличаются и какие именно гены привели к тому, что у нас появилась такая классная кукуруза. Я не буду останавливаться на методах. Скажу только, что этим занимаются те самые популяционные генетики, которые сравнивают геном человека или митохондрий. Лучше мы посмотрим, что там человечество наломало в геноме диких предков.

Ген Teosinte branched1, как видно уже из названия, отвечает за кустистость травки теозинте, предка кукурузы, в то время, как у современная кукуруза предпочитает не ветвиться, а расти ввысь. Во-первых, этот ген есть как и у теозинте, так и у кукурузы. Причем сам по себе не мутировал. Но вот работает он у кукурузы намного сильнее, так что явно поломалось что-то up-stream, что его должно подавлять. Но это не важно. Вопрос в том, что он вообще делает. А как выяснилось, он сам регулятор работы генов, которые контролируют клеточный цикл в меристеме.

Ген Fruitweight2.2 (гляжу, названия генов становятся все веселее) контролирует размер плода у томатов. Точно его функция неизвестна, однако он очень смахивает на ген, отвечающий за развитие рака у человека. Вероятно, что он тоже влияет на клеточный цикл. Точно также, как и ген Teosinte branched 1, этот ген сам по себе не мутировал, а что-то поломалось в регуляторах, которые включают или выключают работу этого гена.

Ген Teosinte glume architecture1 регулирует размер колоска, размер зерна, трехмерную структуру и возможно еще что-то у кукурузы. Он как раз поломался, в процессе селекции заменилась всего одна аминокислота в белке и такой эффект. Ген оказался регулятором целого каскада других генов. Вот мне всегда интересно, те, кто говорят о скорости мутаций и фиксировании изменений, они вообще понимают, что иногда целый ген можно вырубить и ноль-эффекта (у растений, кстати очень часто), а иногда замена одной аминокислоты и такой эффект? Да, это когда поломать регуляторы работы других генов (транскрипционные факторы).

Ген shattering4 ответственный за то, что зерна не выпадают из колоска, как у дикого риса, а остаются прилеплеными к колоску. Это опять таки решила всего одна аминокислотная замена в белке, который кодирует этот ген. Ну да, и если вы спросите, что он делает, то я скажу, что это тоже регулятор работы других генов. Закономерность уже улавливаете?

Ген Q (это я поторопилась хвалить названия), отвечает за то, что колосок у пшеницы заметно укоротился и зерно перестало выпадать. Что делает ген? Угадайте. Правильно, регулятор работы других генов. Причем сам не мутировал, мутировал его собственный регулятор.

Я продолжать не буду, уже и так ясно, что из тех немногих генов, которые удалось определить как те, на которые была направлена селекция человека, являются регуляторами не одного, а многих самых разных генов. Что дало нам это сакральное знание? А вот что, во-первых это поможет селекционерам в будущем целенаправленно знать, какие процессы можно поменять, чтобы получить желаемый эффект. Во-вторых, берем дикое неодомашенное растение, меняем там тот же самый ген и получаем в короткие сроки новое ускоренно-"одомашенное". И наконец, смотрим, что мы потеряли в процессе селекции.

Я сейчас вам замечательный пример приведу. Селекционеры давно пробуют поднять жирность кукурузы. С момента одомашнивания кукуруза заметно увеличила початок, но при этом потеряла в жирности. Взяли генетики теозинде, смотрят, а там с жирностью все в порядке. Сравнивают гены, так и есть, пока индейцы отбирали зерна покрупнее, случайно поломался ген диацилглицерол ацилтрансферазы, которая подсобляет в синтезе жиров. Берем ген, "чиним" (да-да, ГМО например, из кукурузы в кукурузу перенести здоровый ген). Или еще пример. "Золотой рис" проблему дефицита витамина А не решил? Не решил. Так что надо продолжать поиски, как заставить кукурузу его продуцировать. В то время как в ""золотой рис" перенесли целый путь синтеза каротина, то выяснилось, что предок кукурузы был сам по себе вполне богат на витамит А, и опять таки, в процессе доместикации поломался ген ликопен эпсилон синтазы, учавствующей в синтезе витамина А, который тоже можно в принципе" починить".

Работы на будущее хватает. Например пшеница в процессе одомашнивания где-то потеряла 50% содержания белков. Дикие виды опять таки намного устойчивее к погоде и вредителям. Так что улучшать еще и улучшать. Чем мы хуже предка из неолита.

Роскошно :) как раз в перерыве перечитываю Даймонда про самое это :)

тема хорошая. да.

Спасибо, очень познавательно.

Не за что. Сама читала обзор и радовалась.

почвенически

В лес! К озерам и девственным елям!
Буду лазить, как рысь, по шершавым стволам.
Надоело ходить по шаблонным панелям
И смотреть на подкрашенных дам!

Принесет мне ворона швейцарского сыра,
У заблудшей козы надою молока.
Если к вечеру станет прохладно и сыро,
Обложу себе мохом бока.

Re: почвенически

Да, Каганов про таких писав "пиздуйте в тайгу, стройте там себе трехкомнатный шалаш из коры, собирайте дикий багульник и пойте мантры Рериху тибетским горловым пением под аккомпанемент комаров."

Каганов, конечно, личность специфическая.
Пропагандист для люмпенов.

да, но люмпены по-другому не понимают. я пробовала.

Русланка. Ты материшься???

охуела от неожиданности.

ой, Вы мне нечаянно школу напомнили. Одна одноклассница другой: "Танька, блядь, кончай материться!" :))

О, и у твоего френдятника, смотрю, инсайт по поводу нецензурной лексики? :)

Да, как видишь, одни ханжи собрались:-)

Скажите, это ваша статья или копипаст? Лично я думаю, что ваша, ибо мне доводилось почитывать ваши письма.

Просто я решил собрать в конце той скандальной заметки ссылки на авторские статьи в сети профессиональные - т.е. профессиональных биологов и генетиков.

"Шоб все типа умно и без мата" - как любят выражаться второгодники ;).

Сейчас у меня на примете статья Кости Иночкина
http://kostia-inochkin.livejournal.com/177947.html,

Елены Клещенко http://lenka-iz-hij.livejournal.com/71005.html

и ваш обзор.

Ой. Здравствуйте гражданин Каганов. Про копипаст обижаете ;-). Хотя в основе конечно же пару обзоров по теме (Типа The Molecular Genetics of Crop Domestication) там выше линк на статью. Конечно же берите ссылку. Я по этому поводу еще ошибки и описки поправлю, чтоб совсем красиво было.

почти не оффтоп

Зацените название статьи:). Чего только не придумают ученые для привлечения широкой аудитории!

PS: История с теосинтой прекрасна, да.

Re: почти не оффтоп

хохо! после корпоративных календарей мне уже ничего не страшно.

>Ген Fruitweight2.2 (гляжу, названия генов становятся все веселее) контролирует размер плода у томатов.
>Точно его функция неизвестна, однако он очень смахивает на ген, отвечающий за развитие рака у человека.

Какой ген конретно? p53?
Интересная аналогия - сравните увеличение размера плода и неконтролируемый рост раковой опухоли...

конкретно ген c-H-ras p21, если Вам что-то это говорит. Мне лично нет :-)

Спасибо огромное, очень интересно. Впрочем, похоже это относится ко всем Вашим постам. :)

И вам спасибо, что читаете :-)

Виходить шо ми ще далекі від того, щоб повністю усвідомити процес розвитку, наприклад, пшениці?

Наскільки я зрозумів ми ще не знаємо код програми, ми знаємо лише мову, на якій вона написана,і бачимо як вона працює, але весь ланцюжок процесів і послідовностей відворити не можемо?

Ну як бачиш. Але це не заважало нашим предкам міняти його на свій розуд.

замечательный экскурс, а то уже начинаешь замечать за собой как личное мнение о ГМО вливается в в поток общественного мнения. вы починили мой ген разумности)

Спасибо за пост. Очень интересно и познавательно.

Мы лучше предка из неолита. Он делал и потом понимал. Мы сначала прогнозируем, понимаем, что хотим сломать-включить, а потом делаем. Поэтому мы делаем это быстрей и лучше.
Говоря "спасибо" предку из неолита, который начал одомашнивание, нельзя забывать - за нами будущее.

Русланка! Ты опять нашлась!

Я то тебя выпустил из своего обозрения на некоторое время.
То ли я потерялся, то ли ты... а жаль...
Писани мне в личку на СтанПолозов@жмайл.ком - пообщаемся.
Много интересного произошло... ;)

Благодарю за интересную и очень познавательную статью. Оказывается, можно доходчиво рассказать о проблеме и без мата.

В 80-х годах доводилось работать с ЭВМ PDP-8, там программирование в кодах, а не на языке. В сервисных целях была сделана подпрограмма, которая при запуске печ.устройства зажигала лампочку на пульте, чтобы электронщик знал, что печать пошла. Потом проблема ремонта печати отпала, но когда для других целей нужна была индикация, делалась ссылка именно на эту ппрограмму (с кодом печати"0") и вперед. А потом все уже и забыли, что этот ген, тфу - ппрограмма, еще и печатать может. И если потрясти системщиков то окажется, что в той же Винде масса утилит, чуть модифицированных, с неиспользуемыми возможностями, но раздувающих занимаемый в памяти объём только потому,что пр-сты, как и природа ленивы и экономны в своих усилиях. (как пример: нужна константа "1949", ткнул ссылку на № в памяти, где записан мой год рождения и привет, а так пришлось бы область констант расширять). А посему если покопаться, окажется, что есть ген, который умеет строить, копать, яблоки собирать, но используется как регулятор, ибо ленивая и экономная Природа нашла в нем какую то удобную последовательность аминокислот.

Забавная аналогия )))

Вы смотрите на ситуацию немного однобоко.

(Anonymous)
День добрый, прочитал вашу статью, нашёл много интересных фактов, причём что понравилось эта конкретика по вопросу.
Но мне кажется в каких то моментах вы сами себе противоречили, насколько я понял, вы считаете, что модифицировать в том числе на уровне генов это безоговорочно хорошо, в этом я не согласен, наука это прежде всего наблюдение, исследование и созидание, а уж потом чегототам делание. Человек же по натуре своей существо уверенное в том что во всей вселенное это самое умное существо всю свою историю пытался что то "улучшить" природу, людей, мир, планету, всё созданное миллиардами лет эволюции, но как правило все эти улучшения имели огромное количество побочных эфектов, куда не плюнь так было всегда, в том числе и в генетике, вы сами писали про несколько примеров когда в результате модификации некоторых растений у них были обнаруживались со временем недостатки, те самые побочные эффекты, это говорит о том, что перед тем как что то менять человек не до конца смоделировал процесс, не разобрался в теме и сломя голову стал "улучшать" жизнь.

Я в отличии от авторитетного блоггера Каганова, не понимающего в теме ничего, не буду делать громких пафосных заявлении на тему генной инженерии, поделюсь лишь с вами мыслями своими. Я работаю в ИТ сфере, но по долгу службы был немного связан с медициной, в частности с онкологией, Как все мы знаем есть 4 группы крови, 1 самая древняя, она появилась тогда когда появился человек, последняя 4я самая молодая, так же есть статистические наблюдения, что склонность к раку возрастает тем больше чем моложе у человека группа крови, соответственно 1 группа имеет самую меньшую вероятность, 4я же наоборот входит в группу риска. Есть и другая линия, чем дальше развивался человек тем больше он уходил от естественной среды обитания изменяя и подменяя продукты на созданные и "улучшенные" им же, не думаете ли вы, что есть связь между этим? Если где то процесс меняется в сторону плюса искусственно, то система для балансирования ситуации где то минуснёт.
Интересвно ваше мнение по вопросу.
Алексей.
Извините, что анонимно, не охото регистрироваться.

Вынуждена с вами согласиться. Сама идея управления генами интересна и увлекательна. Меня, например, последнее время заинтересовала, так называемая, волновая генетика. Тоже непочатый край.
Стоит, однако, напомнить, что до совсем недавнего времени 95% в ДНК считалось "мусором" http://ru.wikipedia.org/wiki/Мусорная_ДНК -Это говорит лишь о том, что мы оооочень мало знаем о самом ДНК и о его функциях. И при этом пытаемся модифицировать и улучшать! Да, абсолютно согласна, это надо изучать, исследовать, эксперементировать. Но, по моему, кормить этим людей пока рановато. НИКТО не знает и не может пока просчитать отдаленные последствия применения модифицированных продуктов. Есть или не есть продукты с ГМО - это абсолютно личный выбор каждого человека. Но доказать полную безопасность. так же как и полную опасность этих продуктов - пока маловероятно. Пока не накоплен длительный опыт, не собраны сотни тысяч статистических данных.

Спасибо! После твоей статьи снова буду есть кукурузу - она и соя почти вся трансгенная, более 80%. А то ведь только по праздникам( ... в крабовом салате)))

Крабовый салат?

Это вы о той дряни, которую делают из рыбьих потрохов, изолированных соевых белков, картофельного крахмала, пары-тройки пищевых красителей и обильно сдабривают гадостью типа инозината натрия (Е631), глутамата натрия (Е621) и разных солей бензойной кислоты, сиречь самых дешёвых консервантов? Что характерно, среднестатистический обыватель, готовый бросаться на амбразуру борьбы с трансгенами, совершенно спокойно употребляет подобную дрянь в немалых количествах...

Вопрос по существу

Никак не могу найти:
как получают зерна, которые дает один раз урожай, который уже стерилен???
Буду благодарен, если укажете направление поиска инфы))

Re: Вопрос по существу

Стерильность может быть двух видов: женская (например,дефект развития маточки) и мужская (пыльцевая). Если женская, то никак, кроме как поддержания гена, ответственного за стерильность в гетерозиготном состоянии. Но в случае со стерильным урожаем речь идет всегода о пыльцевой стерильности. Решают это сложной схемой переопыления. То есть если растение опылить фертильной пыльцой с растения, где ген стерильности в гетерозиготном состоянии, то в следующем поколении будет треть растений, которые дадут семена, растения с пыльцой которых будут опять стерильными, а ген будет в гомозиготном состоянии.

Прошу высказать свое отношение к статье:

Российская газета №4202 от 20 октября 2006: Одной из основных причин демографического кризиса в России является массовое употребление продуктов, содержащих генно-модифицированные организмы (ГМО). К такому выводу пришли ученые и эксперты в области питания на "круглом столе", организованном Управлением делами президента РФ.

По словам президента Общенациональной ассоциации генетической безопасности Александра Баранова, к рекордной смертности и снижению рождаемости привело изменение традиционного питания и ежедневное употребление продуктов с ГМО. "Я ссылаюсь на данные медиков, - говорит Баранов. - Неспроста сегодня 30% детей рождаются с генетическими нарушениями".

70% импортной продукции и около 30% отечественной - генетически модифицировано.

Среди основных продуктов, в которых содержатся ГМ-компоненты, - это детское питание, колбасные изделия, картофельные чипсы, кетчупы и газированная вода, куда производители нередко добавляют модифицированную сою, картофель и кукурузу.

Несмотря на то, что неопровержимых доказательств вредного влияния ГМ-компонентов на здоровье человека до сих пор нет, Баранов уверен: если постоянно есть содержащие их продукты, то увеличивается риск возникновения опасных аллергий, пищевых отравлений, мутаций, опухолей, а также развивается невосприимчивость к антибиотикам. Не исключена вероятность и того, что чужеродная ДНК способна накапливаться во внутренних органах человека, а также попадать в ядра клеток эмбрионов, что может привести к врожденным уродствам и даже гибели плода. В группу риска попадают дети до 4 лет, которые меньше всего защищены от воздействия чужеродных генов.

Справедливости ради отметим, что другие исследователи, в частности, специалисты российского Института питания, настроены далеко не так негативно и полагают, что многие продукты генной инженерии (при этом называют те же сою, картофель и кукурузу) уже прошли проверку временем и вполне безопасны (не все же еще русские вымерли)

Обязательную маркировку товаров с добавлением ГМО игнорируют 90% производителей.

Re: Прошу высказать свое отношение к статье:

Я моге коментировать только научные результаты. Убеждения, которые базируются на логике "все, кто ел огурцы - умерли", коментировать не могу.

Спасибо! Очень интересно))

о еде

(Anonymous)
По- моему нука так "погрязла" в мелочах и разделении, что скоро окулисты станут делиться на специалистов по левому и правому глазам. Совсем забыли о значении головного мозга в жизни человека. Ведь он управляет всей биохимией организма! Кто учился в школе, наверное, помнит про собачек Павлова И.П.
Теперь про ГМО. Насколько я знаю, то углеводы разлагает успешно фермент амилаза и там в желудке идет какое-то брожение с набором бактерий. Жиры и углеводы,чтобы не было их гниения разлагает на составляющие желчь и ей по барабану как в продукте расположены гены того или иного фрукта-овоща. Другое дело- это вкусно или нет!
Итак, голова. Про развитие мозга ребенка читал с интересом- познавательно. Но вот дальше ученые пишут, что кровоток мозга с годами падает и у человека появляются проблемы со здоровьем. Ученые винят в этом гены, я придерживаюсь другой точки зрения. Кому интересно могут зайти на сайт kalm-yoga.in.ua и хоть на сайте, хоть здесь подискутировать.Не утверждаю, что мои мысли последняя инстанция,но можем родить идею или истину.

Когда я слышу про "древние мудрости" и "эзотерику", да ещё с наездами на науку, я всегда проверяю, на месте ли ещё мой кошелёк )))

Спасибо за статью :)

Не за что! статья, правда, старая уже.

Спасибо, интересно было почитать. Только немного странно: за всю историю развития ученые-селекционеры все время пытаются улучшить все показатели той же кукурузы, а оказывается проблем еще достаточно...)

Кукуруза (происхождение, история)



?

Log in