Fenotip diperpanjang dijelaskan di peringkat genetik • Alexander Markov • Berita sains mengenai "Unsur" • Genetik

Fenotip diperpanjang dijelaskan pada peringkat genetik

Ulat yang dibunuh oleh virus poliesterus nuklear. Tisu ulat menjadi cair, dan jika hujan, zarah virus akan jatuh pada daun dan cawangan yang terletak di bawah. Foto dari wikipedia.org

Ramai parasit memanipulasi tingkah laku pemiliknya, tetapi dasar genetik manipulasi sedemikian kurang difahami. Ahli biologi Amerika telah mengenal pasti gen yang mana virus polyhedrosis nuklear menyebabkan larva yang dijangkiti untuk mendaki ke puncak pokok, yang menyumbang kepada penyebaran virus. Seperti yang ternyata, virus ini mencapai ini dengan bertindak pada sistem peraturan hormonal molts dan tingkah laku makan ulat.

Manipulasi yang parasit pemiliknya tertakluk kadang-kadang menyerupai adegan dari filem seram (lihat: Karl Zimmer. "Parasit Dunia Rahsia"). Sesetengah parasit berjaya mengawal tingkah laku tuan rumah dan sebenarnya menjadikannya "zombie," yang tindakannya kini hanya memberi satu matlamat: untuk menyediakan parasit dengan peluang terbaik untuk pembiakan dan jangkitan tuan rumah yang lain.

Virus polyhedrosis nuklear (virus polyhedrosis nuklear, NPV) menyebabkan larva rama-rama yang dijangkiti untuk merayap lebih tinggi sehingga cawangan sebelum mati.Akibatnya, ulat itu mati di suatu tempat yang tinggi di mahkota pokok, berpaut pada cawangan atau daun. Tisu-tisunya, disumbat dengan zarah-zarah virus, menjadi cecair dan menyebar, menetes turun bersama-sama dengan hujan, yang, seperti yang anda rasa, menyumbang kepada jangkitan ulat baru.

Manipulasi semacam itu jelas menggambarkan idea tentang "fenotip yang dilanjutkan" yang dikembangkan oleh R. Dawkins dalam buku dengan nama yang sama. Jika oleh fenotip kita faham semua yang sangat dipengaruhi oleh gen organisma ini (dan ini mungkin cara yang paling logik untuk menafsirkan istilah "fenotip"), ternyata bahawa tingkah laku berubah dari tuan rumah zombie adalah tanda fenotip parasit. Adalah jelas bahawa ini adalah penyesuaian parasit, dan bukan tuan rumah, dan tingkah laku ini dicipta oleh pemilihan yang bertindak pada gen-paras parasit. Walau bagaimanapun, asas genetik sifat "fenotip" seperti ini dalam kebanyakan kes masih tidak diketahui.

Ahli biologi dari beberapa pusat penyelidikan Amerika telah dapat secara umum menguraikan mekanisme genetik yang mana virus NPV menyebabkan ulat berbunga untuk mendaki ke puncak pokok. Mereka menunjukkan bahawa gen itu bertanggungjawab terhadap manipulasi ini. egt – satu daripada 164 gen pengekodan protein yang terkandung dalam genom virus NPV yang sangat besar (161,046 pasangan asas).

Suspek jatuh pada gen egt bukan secara kebetulan. Sebelum ini, protein EGT yang dikodkan oleh gen ini (enzim glycosyltransferase ecdysteroid-uridine-5'-diphosphate) melumpuhkan salah satu hormon yang paling penting yang mengawal kehidupan ulat ekstras 20-hidroksi (20E). Hormon 20E menyediakan molting tepat pada masanya. Sebelum setiap penumpahan, ulat berhenti makan untuk beberapa waktu dan turun dari cawangan, di mana ia mencari daun yang boleh dimakan, di suatu tempat yang lebih rendah untuk menyembunyikan di celah-celah kulit atau di tanah di akar pokok. Di samping itu, ulat yang sihat merangkak untuk mencari makanan hanya pada waktu malam, dan dengan bermulanya hari, mereka berusaha untuk menutupi, melarikan diri dari burung serangga yang makan.

Pada peringkat akhir jangkitan virus, protein EGT yang dihasilkan oleh virus menghalang tindakan hormon 20E. Akibatnya, ulat berhenti berhenti dan mula makan secara berterusan tanpa gangguan. Mungkin ia adalah tingkah laku yang berubah-ubah yang akhirnya membawa kepada fakta bahawa ulat itu berada di bahagian atas pokok, kerana pergerakan menaik adalah tipikal bagi ulat yang secara aktif mencari makanan.

Untuk menguji hipotesis peranan utama egt dalam tingkah laku yang diubah oleh ulat, penulis membina dua baris (strain) virus yang diubahsuai secara genetik di mana gen egt adalah dalam dua cara yang berbeza tidak berkemampuan. Dua baris virus "liar" daripada populasi semulajadi daripada ulat sutera yang tidak berpasangan digunakan sebagai kawalan.

Ular itu dijangkiti dengan salah satu daripada ketegangan virus dan ditanam di botol plastik tinggi, di mana makanannya berada di dasar, tetapi ia mungkin memanjat dinding. Pada peringkat awal jangkitan, semua ulat beroperasi dengan cara yang sama: mereka merangkak naik dan turun dan tinggal kebanyakannya di bahagian bawah botol. Pada peringkat seterusnya, sejurus sebelum kematian, ulat-ulat yang dijangkiti virus liar mula sengaja memanjat dan mati, berpaut pada dinding botol tinggi di atas. Caterpillar dijangkiti dengan virus yang diubah suai secara genetik tanpa gen egt, mereka juga mati, tetapi tidak tinggi di dinding, tetapi tidak jauh dari bahagian bawah botol (lihat gambar).

A – Caterpillar Gothic Moth, yang dibunuh oleh virus NPV; B – ketinggian di mana ulat-ulat terinfeksi dengan pelbagai jenis virus yang mati. Dua lajur kiri – Virus liar yang diambil dari populasi semulajadi; dua medium – virus dengan gen kurang upaya egt; dua hak – virus, yang bukan gen yang rosak egt memasukkan tindakan lain. Imej dari artikel dalam perbincangan Sains

Untuk akhirnya pastikan ia berada dalam gen egt, dan bukan dalam sebarang kerosakan yang tidak disengajakan yang dapat diterima oleh virus akibat prosedur kejuruteraan genetik, penulis memasukkan gen baru, bekerja, untuk virus yang diubah suai egt bukannya rosak. Caterpillar yang dijangkiti dengan virus-virus yang diubahsuai ini, sebelum kematian, memanjat dinding dengan cara yang sama seperti dalam kes jangkitan virus liar. Akibatnya, tingkah laku kematian ulat terinfeksi memang ditentukan oleh gen virus. egt.

Oleh itu, virus, dengan menghalang regulasi hormon kitaran hayat tuan rumah dengan bantuan protein EGT, mencapai dua matlamat secara serentak. Pertama, ia menyebabkan ulat untuk memberi makan dengan lebih aktif dan tidak membuang masa dan tenaga pada molting dan aktiviti lain yang berguna kepada ulat, tetapi tidak kepada virus. Banyak parasit melakukan ini dengan pemiliknya. Kedua, program senaman secara terus menerus mencari daun yang lazat memacu ulat ulat mati ke puncak pokok, dari mana ia lebih mudah bagi virus untuk menjangkiti ulat lain.

Sumber: Kelli Hoover, Michael Grove, Matthew Gardner, David P.Hughes, James McNeil, James Slavicek. A Gen untuk Phenotype Extended // Sains. 2011. V. 333. P. 1401.

Lihat juga:
1) Richard Dawkins. Fenotipe yang dilanjutkan: lengan panjang gen. M .: CORPUS, 2010.
2) Karl Zimmer. Parasit. Dunia rahsia. M.: Alpina bukan fiksyen, 2011.
3) Toxoplasma – parasit yang memanipulasi budaya manusia, "Unsur", 05.09.2006.
4) parasit muda menghargai tuan rumah, matang memancing pemangsa ke dalam mulut, "Elements", 06.06.2011.
5) Strategi parasit: anda tidak boleh membunuh pengampunan (di bawah artikel: V.N. Mikheev. Paras monoksenik dan heteroksenik yang berbeza memanipulasi tingkah laku tuan / Jurnal Biologi Am. 2011. T. 72. №3. Ms 183-197).

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: