Sebecká DNA
Sebecká DNA je označenie pre sekvencie DNA, ktoré majú dve odlišné vlastnosti:
- sekvencia DNA sa šíri vytváraním ďalších kópií v rámci genómu a
- neprispieva k reprodukčnému úspechu svojho hostiteľského organizmu. (Môže, ale nemusí mať významné negatívne účinky.)
Richard Dawkins vo svojej knihe Sebecký gén z roku 1976 vyslovil myšlienku sebeckej DNA, keď bola objavená nekódujúca DNA v eukaryotických genómoch. V roku 1980 túto koncepciu rozšíril a rozobral v dvoch článkoch v časopise Nature. Podľa jedného z týchto článkov:
Teória prírodného výberu sa vo svojej všeobecnejšej formulácii zaoberá súťažou medzi replikujúcimi sa entitami. Ukazuje, že v takejto konkurencii sa zvyšuje počet účinnejších replikátorov na úkor ich menej účinných konkurentov. Po dostatočnom čase prežijú len najúčinnejšie replikátory.
- L.E. Orgel & F.H.C. Crick, Selfish DNA: the ultimate parasite.
Normálnu geneticky funkčnú DNA možno považovať za "replikujúce sa entity", ktoré ovplyvňujú svoju replikáciu manipuláciou bunky, ktorú ovládajú. Naproti tomu jednotky sebeckej DNA môžu využívať existujúce mechanizmy v bunke a množiť sa bez toho, aby ovplyvňovali fitness organizmu v iných ohľadoch.
Medzi pojmami sebeckej DNA a geneticky funkčnej DNA neexistuje ostrá hranica. Často je tiež ťažké zistiť, či je jednotka nekódujúcej DNA funkčne dôležitá alebo nie, a ak je dôležitá, tak akým spôsobom. Navyše nie je vždy jednoduché rozlíšiť niektoré prípady sebeckej DNA od niektorých typov vírusov.
História myšlienky
Myšlienka, že niektoré genetické prvky nemusia byť pre organizmus užitočné, nie je nová. V roku 1928 ruský genetik zaznamenal chromozóm X u Drosophila obscura. Tvrdil, že výsledný pomer pohlavných buniek a samíc by mohol spôsobiť vyhynutie populácie.
V roku 1941 sa po prvýkrát objavil názor, že by mohlo dôjsť ku konfliktu medzi normálnymi jadrovými génmi zdedenými od oboch rodičov a mitochondriálnymi génmi od jedného rodiča (ženy). To by mohlo viesť k cytoplazmatickej samčej sterilite rastlín.
Približne v tom istom čase bolo zaznamenaných niekoľko ďalších príkladov sebeckých genetických prvkov. Napríklad genetik kukurice opísal, ako chromozómové gombíky viedli k samičiemu meiotickému pohonu u kukurice. Meiotický pohon je stav, keď sa jedna kópia génu odovzdáva potomstvu vo väčšom počte ako očakávaných 50 % prípadov.
Švédsky botanik a cytogenetik Gunnar Östergren si v roku 1945 všimol, ako sa chromozómy môžu šíriť v populácii vďaka svojej "parazitickej" povahe. Pri diskusii o B chromozómoch v rastlinách napísal: "V mnohých prípadoch tieto chromozómy nemajú pre druh, ktorý ich nesie, vôbec žiadnu užitočnú funkciu, ale že často vedú výlučne parazitickú existenciu... [B chromozómy] nemusia byť pre rastliny užitočné. Musia byť užitočné len pre ne samotné." - Gunnar Östergren.
Začiatkom 50. rokov 20. storočia Barbara McClintocková uverejnila sériu článkov, v ktorých opísala existenciu "transponovateľných prvkov". Tie patria medzi najúspešnejšie sebecké genetické prvky. Objav transponovateľných elementov viedol k tomu, že jej bola v roku 1983 udelená Nobelova cena za medicínu alebo fyziológiu.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to sebecká DNA?
Odpoveď: Sebecká DNA je označenie pre sekvencie DNA, ktoré majú dve vlastnosti: schopnosť šíriť sa vytváraním ďalších kópií seba samých v genóme a nepomáhajú reprodukčnému úspechu svojho hostiteľského organizmu.
Otázka: Kto prvý prišiel s myšlienkou sebeckej DNA?
Odpoveď: Richard Dawkins prvýkrát vyslovil myšlienku sebeckej DNA vo svojej knihe Sebecký gén z roku 1976.
Otázka: Ako Orgel a Crick rozšírili túto myšlienku?
Odpoveď: Orgel a Crick rozšírili túto koncepciu v článku uverejnenom v časopise Nature v roku 1980, kde rozoberali, ako funguje prirodzený výber pri replikujúcich sa entitách, ktoré si navzájom konkurujú. Tvrdili, že účinnejšie replikátory sa časom zväčšia na úkor menej účinných konkurentov.
Otázka: Ako sa replikuje normálna geneticky funkčná DNA?
Odpoveď: Normálna geneticky funkčná DNA sa replikuje manipuláciou bunky, ktorú riadi.
Otázka: Aké sú niektoré podobnosti medzi sebeckou DNA a vírusmi?
Odpoveď: Môže byť ťažké rozlíšiť niektoré prípady sebeckej DNA od niektorých typov vírusov vzhľadom na ich spoločné vlastnosti, ako je ich schopnosť využívať existujúce mechanizmy v bunke na rozmnožovanie bez toho, aby ovplyvnili jej fitness.
Otázka: Existuje jasná hranica medzi sebeckou DNA a geneticky funkčnou DNA?
Odpoveď: Nie, medzi týmito dvoma pojmami neexistuje ostrá hranica, pretože môže byť ťažké určiť, či je jednotka nekódujúcej DNA funkčne dôležitá alebo nie, alebo ak je dôležitá, akým spôsobom ovplyvňuje zdatnosť organizmu.
Otázka: Čo sa zistilo pri skúmaní nekódujúcej DNA?
Odpoveď: Pri skúmaní nekódujúcich DNA sa zistilo, že majú dve vlastnosti - môžu sa šíriť vytváraním ďalších kópií v rámci genómu, ale nepomáhajú pri reprodukčnom úspechu organizmu.
