Эко-кроссинговер — новая концепция возникновения адаптивных генетических изменений
Получить и передать генетическую информацию потомкам – главное жизненное правило живых существ. Эта простая формулировка скрывает массу проблем. И основная из них — сохранение информации, т.е. обеспечение стабильности генома как родительского, так и потомков, одновременно с формированием значимой для выживания генетической изменчивости при участии отбора. Если изменения закрепились, они обычно рассматриваются как адаптивные либо нейтральные (скорее всего, их роль неизвестна), в крайнем случае, — слабовредные (отдельный пласт литературы посвящен этому типу). Таким образом, эволюционный процесс, если рассматривать его как прогрессивное развитие, должен лавировать между Сциллой и Харибдой – необходимостью изменений из-за меняющихся условия обитания и опасности приобрести новшества, несовместимые с жизнью, либо ведущие к стерильности.
В своей новой статье Алексей Матвеевич Оловников, российский биолог-теоретик, предложил механизм возникновения квази-случайной генетической изменчивости, согласно которому мутации, как всегда случайные, возникают, однако, в неслучайных, ситуационно оправданных, местах генома. Такие мутации далее используются Дарвиновским отбором для ускоренного создания адаптаций. Спонтанной изменчивости в виде перетасовки генов путем мейотического кроссинговера явно недостаточно для выживания, особенно в условиях относительной нехватки времени, когда окружающая среда начинает меняться быстро, а новые подходящие варианты генома формируются медленно. Сейчас накапливаются данные о способности организмов, оказавшихся в экстремальных условиях выживания, создавать эпигенетические метки, или эпимутации. Эпимутации в соматических и половых клетках создаются при участии ДНК-метилирования и регуляторных РНК. Автор предполагает, что те из эпимутаций, которые появляются в половых клетках, могут использоваться как мишени для их последующей прицельной модификации. В таких модификациях принимает участие в ходе мейоза особая, гипотетическая форма кроссинговера, в которую вовлечены предполагаемые строго специфичные «экологические» кольцевые РНК. Они синтезируются, как и эпимутации, именно в ответ на соответствующие экстремальные условия среды. В отличие от множества прочих известных кольцевых РНК, именно эти «экологические» кольцевые РНК, поступая в мейотические клетки, связываются там с эпимутациями и далее участвуют в новом процессе, обозначенном как «эко-кроссинговер».
Статья Olovnikov, A.M., 2022. Eco-crossover, or environmentally regulated crossing-over, and natural selection are two irreplaceable drivers of adaptive evolution: Eco-crossover hypothesis. Biosystems, p.104706.