Spørsmål:
Har organismer en mekanisme for å kontrollere hvor raskt mutasjoner oppstår?
Real
2017-08-25 22:34:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Noen ganger kan miljøet og andre arter endre seg raskt (klimaendringer, endringer i terreng fra erosjon, nye elveveier osv.), og det virker som om en regelmessig langsom mutasjonsrate ville være dårlig, og raskere muterende arter ville trives. På den annen side virker denne raske mutasjonshastigheten bortkastet og ineffektiv når miljøet endrer seg sakte, og dermed trives langsommere mutasjonsarter med mindre avfall i denne situasjonen.

Organismer som er i stand til å svare på tempoet i miljøendring ville synes å gjøre det bra i begge situasjoner. Finnes en slik evne til å modulere mutasjons- / evolusjonshastigheten i naturen?

En svar:
canadianer
2017-08-26 00:43:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Befolkningens evne til å reagere på miljøendringer gjennom evolusjon skjer over generasjoner, og derfor må generasjonstiden til en organisme være mindre enn tidsskalaen for miljøendringen for at en slik økning i mutasjonshastigheten skal være gunstig.

For bakterier i det minste er svaret på spørsmålet ditt ja. Bakterielle stressresponser innebærer oppregulering av feilutsatte polymeraser og fører dermed til økt mutasjonshastighet. Sjekk ut denne artikkelen (lenker og vekt lagt til):

Foster PL. 2005. Stressrespons og genetisk variasjon i bakterier. Mutat Res 569 (1-2): 3-11.

Under stressende forhold kan mekanismer som øker genetisk variasjon gi en selektiv fordel. Bakterier har flere stressresponser som gir måter mutasjonsfrekvensen kan økes på. Disse inkluderer SOS-respons, generell stressrespons, heat-shock respons, og stringent respons, som alle påvirker reguleringen av feilutsatte polymeraser. Adaptiv mutasjon ser ut til å være [en] prosess der celler kan reagere på selektivt trykk spesielt ved å produsere mutasjoner. I Escherichia coli-stamme FC40 involverer adaptiv mutasjon følgende induserbare komponenter: (i) en rekombinasjonsvei som genererer mutasjoner; (ii) en DNA-polymerase som syntetiserer feilholdig DNA; og (iii) stressresponser som regulerer cellulære prosesser. I tillegg kommer en delpopulasjon av celler i en tilstand av hypermutasjon, noe som gir opphav til ca. 10% av enkeltmutantene og praktisk talt alle mutantene med flere mutasjoner. Disse bakterielle responsene har implikasjoner for utviklingen av kreft og andre genetiske lidelser i høyere organismer.

Denne mekanismen kan være involvert i utviklingen av antibiotikaresistens, for eksempel (vektlegging lagt til):

Cirz RT, Chin JK, Andes DR, de Crecy-Lagard V, Craig WA, Romesberg FE. 2005. Inhibering av mutasjon og bekjempelse av evolusjonen av antibiotikaresistens. PLoS Biol 3 (6): e176.

Fremveksten av medikamentresistente bakterier utgjør en alvorlig trussel mot menneskers helse. Når det gjelder flere antibiotika, inkludert de i kinolon- og rifamycin-klassene, får bakterier raskt motstand gjennom mutasjon av kromosomgener under behandlingen. I dette arbeidet viser vi at å forhindre induksjon av SOS-responsen ved å forstyrre aktiviteten til proteasen LexA gjør patogen Escherichia coli ute av stand til å utvikle resistens in vivo mot ciprofloxacin eller rifampicin, viktige kinolon- og rifamycin-antibiotika. Vi viser in vitro at LexA-spaltning induseres under RecBC-mediert reparasjon av ciprofloxacin-mediert DNA-skade, og at dette resulterer i derepresjon av SOS-regulerte polymeraser Pol II, Pol IV og Pol V, som samarbeider om å indusere motstand -konfererende mutasjoner. Våre funn indikerer at inhiberingen av mutasjon kan tjene som en ny terapeutisk strategi for å bekjempe utviklingen av antibiotikaresistens.

For å utvide det første punktet i dette svaret, er det en stor grunn til at "mangfold" både i et økosystem og innenfor en art er viktig for naturvernere i møte med skiftende klima osv. Det er mindre sannsynlig at lave populasjoner eller genetisk isolerte grupper har mangfoldet som er nødvendig for å overleve endringer i miljøet, for for mange dyr er det bare ikke nok tid til å svare med nye mutasjoner når miljøet endrer seg, mangfoldet må allerede være der.


Denne spørsmålet ble automatisk oversatt fra engelsk.Det opprinnelige innholdet er tilgjengelig på stackexchange, som vi takker for cc by-sa 3.0-lisensen den distribueres under.
Loading...