Некоторые прокариоты являются полиплоидами. Например, у Thermus thermophilus около пяти копий генома ( http://jb.asm.org/content/192/20/5499.full ). Один экстремальный полиплоид, Epulopiscium fishelsoni , имеет десятки тысяч копий генома ( http://www.pnas.org/content/105/18/6730.full ). (Некоторые эукариоты также полиплоидны.)
Поскольку каждая копия реплицируется отдельно, вполне вероятно, что со временем возникнут спонтанные мутации, и такой организм станет гибридом множества различных геномов, сосуществующих в одной клетке. Кажется, это идеальное место для возникновения эгоистичных копий (хотя, возможно, не больше, чем любой другой организм — кажется, я читал, что даже прокариоты склонны к плазмидным паразитам).
Так бывает? Если нет, то почему? Существует ли какой-то механизм проверки копирования (у некоторых экстремофилов, по-видимому, есть механизм восстановления ДНК) или какой-то механизм, подавляющий размножение геномов, которые (каким-то образом) определены как не вносящие вклад в общий метаболизм клетки?
Короче говоря, гаплоидность или полиплоидность не должны защищать вас от эгоистичных генетических элементов (SGES).
Почти все эукариоты полиплоидны. Часто цитируемым примером являются растения. Например, я считаю, что пшеница является гексаплоидной. Обычно исключением являются полиплоидные бактерии (если считать плоидность всего генома ). Однако даже у истинно гаплоидных бактерий геном в любой данной клетке обычно активно реплицируется, поэтому некоторые гены на самом деле присутствуют более одного раза.
Несмотря на это, репликация и восстановление — чрезвычайно хорошо контролируемый и регулируемый процесс: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1479556/
SGE могут принимать разные формы в зависимости от вашего определения и, насколько мы можем судить, повсеместно распространены в природе. Плазмиды, содержащие факторы привыкания, элементы вставки, транспозоны, профаги и т. д., технически являются SGE. См. здесь обзор: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21227262
Я не могу найти никакой литературы о SGE непосредственно в полиплоидии, но хорошо задокументировано, что бактерии содержат значительное количество эгоистичной ДНК - вполне вероятно, что это будет то же самое, если не хуже, при полиплоидии. Обнаружение плазмид — сложный вычислительный и экспериментальный процесс ( http://bioinformatics.oxfordjournals.org/content/early/2016/11/18/bioinformatics.btw651.full ), но одним из отличительных признаков последовательностей плазмид обычно являются факторы зависимости ( ген, который клетка-хозяин должна поддерживать, чтобы выжить (обычно это антитоксин для нейтрализации токсина, присутствующего на другой молекуле ДНК), а также фаговые гены.
Чтобы решить пару вещей конкретно:
Поскольку каждая копия реплицируется отдельно, вполне вероятно, что возникнут спонтанные мутации, и со временем
Это отчасти верно, в популяции всегда есть незначительные различия (иначе эволюция не работала бы!). Иногда вы обнаружите, что это также имеет место в одной ячейке, но реже. Все обнаруженные нами клетки имеют механизмы репликации и восстановления ДНК — https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_repair . Однако частота мутаций в геноме не связана напрямую с количеством эгоистичных элементов, что делает ваш второй пункт спорным:
Кажется, это идеальное место для возникновения эгоистичных копий.
Я согласен с тем, что полиплоидия, вероятно, вызывает больше SGE (имея в виду конкретно IS-элементы и транспозоны), но не из-за мутации — скорее, просто потому, что существует больше молекул ДНК и участков, в которые эти элементы могут быть включены.
Джо Хили
Реми.б
Джим Дэвис