30 януари 2023
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Колко ДНК споделят хората с други животни и растения?

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 27 декември 2022 в 00:01 35081
Нашите най-близки роднини, шимпанзетата, са близо 98,8% генетично сходни с хората. Кредит: PETA

Замисляли ли сте се някога каква част от ДНК споделяте с останалите животни по света? Резултатите може да ви изненадат. Макар да е логично да смятаме, че споделяме голяма част от ДНК приликите си с животни като шимпанзетата и маймуните, ние споделяме ДНК и с много други организми, включително кучета, банани и дрожди! Нека разгледаме ДНК приликите, които ние, хората, имаме с други живи същества.

Генетиката

Всяка клетка в тялото на всеки жив организъм съдържа дезоксирибонуклеинова киселина или ДНК. Това е самовъзпроизвеждащият се материал, който предава наследствени черти от едно поколение на следващо. Информацията е кодирана в последователността на четири химични бази: аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T). Когато говорим за хора, които споделят ДНК помежду си и с други животни, основно ставва въпрос за този модел на последователност, защото цялата ДНК съдържа едни и същи четири химични бази.

Какъв процент от ДНК споделят хората с други животни
Човек 99.9%
Неандерталец 99.7%
Шимпанзета 98.8%
Горила 98.4%
Прасе 98%
Орангутан 96.9%
Котка 90%
Мишка 85%
Куче 84%
Крава 80%
Риба Данио (зебра)  73%
Пиле 60%
Плодови мушици 60%
Медоносна пчела 44%
Банан 20%
Синап 15%
Дрожди 26%

Телата ни се състоят от милиони генетични градивни елементим, базови двойки, които изграждат физическата ни анатомия.

Съществуват около 3 милиарда геномни базови двойки, които правят човешките същества хора. Изследванията показват, че 99,9 процента от генетичната информация в ДНК е обща за всички човешки същества. Останалите 0,01 процента са отговорни за разликите в цвета на косата, очите и кожата, ръста и склонността към определени заболявания.

Целият живот е еволюирал от общ прародител, което означава, че хората също споделят последователности на ДНК с всички други живи организми. Хората споделят ДНК със същества, които са по-близки в еволюционната линия и с общи предци в по-голяма степен, отколкото с тези, които са по-отдалечени. На първо място в списъка са човекоподобните маймуни, докато по-малките човекоподобни маймуни, лемурите, са малко по-отдалечени. Другите бозайници са по-нататък, следвани от насекоми, растения и по-елементарните форми на живот.

Хората по принцип са маймуни

Въпросът: "Дали хората са еволюирали от маймуните?" донякъде се разминава със същността. Хората са маймуни. Една подгрупа на биологичната група, към която принадлежат хората, приматите, включва човекоподобните маймуни и хората принадлежат към тази подгрупа. Тя включва горили, орангутани, шимпанзета и бонобо.

От тези четири вида хората (Homo sapiens) са най-близко свързани с шимпанзетата (Pan troglodytes) и бонобото (Pan paniscus), с които споделят 98,7 % от генетичните си последователности според изследователи от института "Макс Планк" в Германия. Учените смятат, че общият ни прародител е живял преди между шест и осем милиона години. Интересно е, че хората споделят 1,6 % от ДНК материала си с бонобо, който не споделят с шимпанзетата, и 1,6 процента от материала, който споделят с шимпанзетата, не споделят с бонобо.

Трябва да отидем много по-назад в еволюционната история, за да намерим предшественик, общ за растенията и животните. Хората споделят повече от 1/4 от своята генетична информация с растенията и животните като цяло. Те споделят около 80 % с кравите, около половината с буболечки като плодовите мушици. Дори може ще се открие човешка ДНК в банан. 

Тези числа обаче може да са подвеждащи, тъй като голяма част от споделената ДНК „мълчи“ и не участва в кодиращите последователности.

Въпреки че шимпанзетата и маймуните са най-подобни в генетично отношение същества на нас като хора, други организми също споделят огромна част от нашата ДНК. По-долу ще разгледаме някои от тях.

Колко ДНК споделяме с котките?

Котките, например, приличат повече на нас, отколкото някой би предположил, да речем, преди 100 години. Може би това обяснява защо някои хора проявяват толкова фини котешки склонности като излежаване на припек. През 2007 г. проучване установи, че котките споделят около 90% общ генетичен материал с Хомо сапиенс. Така че следващия път, когато някой нарече приятелката си „коте“, може да не греши толкова, отколкото предполага.

Колко ДНК споделяме с мишките?

Говориме за котки, но какво да кажем за мишките? Колко ДНК можем да споделяме с мишка? Е, отговорът е цели 75%! Това е повече, отколкото повечето хора осъзнават, въпреки че помага да се обясни защо лабораторните мишки са толкова полезни за научни изследвания.

Колко ДНК споделяме с рибката Данио?

Друго често използвано моделно животно е малката тропична риба Данио или риба зебра. Ние споделяме около 73 процента от нашия генетичен код с нея.

Колко ДНК споделяме с прасетата?

Всички сме чували израза "ядеш като прасе". Интересното е, че хората също споделят огромно количество генетичен материал със свинете. Почти толкова, колкото правим с шимпанзетата! Генетичното ДНК сходство между прасетата и хората е 98%. Извършвани са дори междувидови трансплантации на органи между хора и прасета, наречени ксенотрансплантации .

Колко ДНК споделяме с кучетата?

Не толкова, колкото си мислим в началото. Само 84% от ДНК споделяме. По-малко от котки и дори прасета.

Колко ДНК споделяме с кокошките?

Ако някога са ви наричали пиленце или с по-неприятното "кокошка" (все пак най-близките живи роднини на Tyrannosaurus rex), има вероятност да е прав донякъде. При това положение може би ще ви е интересно да научите, че хората и пилетата споделят повече от половината си ДНК - около 60 %.

Колко ДНК споделяме с растенията и насекомите?

Ние също споделяме шокиращо количество ДНК с растения и насекоми. Ние споделяме приблизително 15 % от нашето ДНК с това растение. Плодовата мушица, друг моделен организъм, използван за изследвания, споделя около 60 процента от своята ДНК с хората. Ние споделяме 44% с медоносните пчели и дори около 26% от нашите гени с дрождите, които са едноклетъчни организми.

Колко ДНК споделяме с бананите?

Въпреки че нямаме 50% общи гени с банана, както твърдят многобройни мемета в интернет, все пак имаме ~20%, което не е шега! Функциите на тези гени най-вероятно са за основни протеини, участващи в метаболитни процеси, които са необходими за повечето, ако не и за целия еукариотен живот. Удивително е, че тези гени са се запазили в продължение на 1,5 милиарда години еволюция!

Има много меми и научно-популярни статии в интернет, които твърдят, че споделяме 50% от нашата ДНК с бананите. Като това например.

Какво означава обща ДНК

Всички живи организми са произлезли от общ прародител и следователно всички живи организми имат някои общи гени. Делът на общите гени зависи от това колко назад във времето двата вида са имали общ прародител. Например хората и шимпанзетата споделят толкова висок процент гени, защото се разделяме само преди около 6 милиона години. Но човекът и бананът (по-конкретно общите предци, довели до човек и банан) са се разделили преди около 1,5 милиарда години. Следователно трябва да очакваме да бъдат запазени много по-малко.

Какво всъщност означава „споделяме 50% от нашата ДНК“?“ Небиолог може би може да не види нюанса в този въпрос. Би могло да се каже, че едно дете споделя 50% от своята ДНК с родителите си. Или дори, че всеки организъм споделя 100% ДНК, тъй като всичко е съставено от аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T). Затова е важно да се уточни за какво говорим.

Тази споделена ДНК може да се отнася до редица неща: гени, кодиращи протеини, некодиращи гени, преносими елементи, процентът на съвпадение на последователностите в подреждането на целия геном и т.н. Всяка от тези специфични характеристики се развива с различна скорост и по този начин ще бъдат повече или по-малко запазени между всеки даден вид.

Как се разбира дали тези геномни характеристики са запазени?

Обикновено последователностите се сравняват и след това се изчислява процента на идентичност или еволюционното разстояние между двете последователности. Ако последователностите са достатъчно сходни, те могат да бъдат обявени за запазени. По този начин терминът „запазени“ (консервативни) може да се разглежда или като категоричен (т.е. запазен или не), и след това определен като количествена стойност (запазен до определена степен). 

Кои са геномните характеристики, които е най-вероятно да бъдат запазени?

Запазването показва, че дадена последователност е била поддържана от естествен подбор. Гените или ДНК последователностите кодират протеините. Протеините се развиват и променят по-бавно от ДНК, поради излишъка на генетичния код. По този начин протеините са геномната характеристика, която е най-вероятно да се запази между еволюционно отдалечени видове. Въпреки че е вярно, че други геномни характеристики като некодиращи регулаторни последователности или некодираща РНК могат да бъдат запазени на дълги еволюционни разстояния, те са много по-склонни да се разминават в последователността, отколкото протеините. Други генетични характеристики, като междугенна „нежелана ДНК“, е дори по-малко вероятно да бъдат запазени, тъй като техните последователности са под по-малък натиск за селекция и натрупват мутации с по-висока скорост.

Важно е да се отбележи, че въпреки че обикновено се декларират последователности като запазени на базата на сходство, последователностите могат да бъдат запазени и ако нямат сходство. Например две последователности могат да бъдат запазени в по критерий структурата на протеина, което показва хомология.  По този начин е възможно някои гени да се споделят между еволюционно отдалечени видове, но те могат да бъдат пропуснати от настоящите инструменти за хомологични изводи. Така че, за да се проучи твърдението за 50% споделена ДНК, може да се изследва само запазването на последователността.

Ортолозите

Сега въпросът е как да сравним всички протеини в един вид с всички протеини в друг вид и да видим кои от тях „съвпадат“, т.е. произлизат от общ ген на предците? Това е фундаментален проблем, важен за изучаването на еволюцията. Ортолозите са терминът, който се използва за гени в различни видове, които са започнали да се различават поради събитие на видообразуване, т.е. „съответстващи“ гени между видовете.

И ако каже, че "имаме 50% обща ДНК с банана", това означава, че 50% от гените, кодиращи човешки протеини, имат поне един ортолог в банана. 

В интернет има добри онлайн бази данни с ортолози от широка гама от организми, например браузърът OMA (Ortologous MAtrix). Той прави процеса много прост - отивате на тази страница, търсите човек и банан и щраквате върху „Get pairs“.

Резултатът е файл, разделен с табулатори. Колона 1 съдържа идентификаторите на човешкия протеин. Разбира се, има дубликати, защото човешкият ген може да има множество бананови ортолози. После разделяте броят на уникалните идентификационни номера на гени, кодиращи човешки протеини, които имат ортолог в банан на двадесет хиляди гена, които кодират човешки протеини, и готово. Впрочем оценката за процента обща ДНК на банан и човек според този инструмент е 17%! Защо не 20% или 50%? Защото резултатът зависи от използваните методи, а и в науката нещата не са прости като меме.

Справка:

Patterson, N., Richter, D., Gnerre, S. et al. Genetic evidence for complex speciation of humans and chimpanzees. Nature 441, 1103–1108 (2006). https://doi.org/10.1038/nature04789

Wang, D. Y., Kumar, S. & Hedges, S. B. Divergence time estimates for the early history of animal phyla and the origin of plants, animals and fungi. Proc. Biol. Sci. 266, 163–171 (1999). doi: 10.1098/rspb.1999.0617

Armstrong, J., Fiddes, I. T., Diekhans, M. & Paten, B. Whole-Genome Alignment and Comparative Annotation. Annu Rev Anim Biosci 7, 41–64 (2019).doi: 10.1146/annurev-animal-020518-115005. Epub 2018 Oct 31.

Ransohoff, J. D., Wei, Y. & Khavari, P. A. The functions and unique features of long intergenic non-coding RNA. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 19, 143–157 (2018). doi: 10.1038/nrm.2017.104.

Diederichs, S. The four dimensions of noncoding RNA conservation. Trends Genet. 30, 121–123 (2014). DOI: 10.1016/j.tig.2014.01.004

Illergård, K., Ardell, D. H. & Elofsson, A. Structure is three to ten times more conserved than sequence—a study of structural response in protein cores. Proteins 77, 499–508 (2009). DOI: 10.1002/prot.22458

Източници:


+ 0
- 0
С Македонците колко процента е приликата ?
 
Още от : Биология
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.