Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
למרות שלכל אורגניזם חי יש גנום מסוג כלשהו (בין אם זה RNA, או DNA), יש שונות משמעותיות בגדלים של שרטוטים אלה. גורם מרכזי אחד המשפיע על גודל הגנום הוא האם האורגניזם פרוקריוטי או אאוקריוטי. בפרוקריוטים, הגנום מכיל מעט עד אין רצף לא מקודד, כך שהגנים מקובצים בחוזקה בקבוצות או באופרונים ברצף לאורך הכרומוזום. לעומת זאת, הגנים באאוקריוטים מנוקדים בקטעים ארוכים של רצף לא מקודד. בסך הכל, זה תורם לתופעות שגנומים פרוקריוטיים נוטים להיות קטנים יותר (כלומר מכילים פחות בסיסים) בממוצע מאלה של אאוקריוטים.
באופן לא מפתיע, בהתחשב באבחנה זו, הגנומים הקטנים ביותר הידועים הם בעיקר פרוקריוטים. Candidatus Carsonella rudii, למשל, הוא פרוטאובקטריה פשוט מאוד שגודלו של הגנום הוא רק 160 אלף זוגות בסיסים. לאחר שאיבד גנים רבים שהיה זקוק להם כדי לסנתז חלבונים חיוניים לחיים, הוא התפתח להיות סימביון תוך תאי מחייב. בקצה הנגדי של הספקטרום, הצמח הפורח היפני האאוקריוטי Paris japonica הוא אחד מהגנומים הידועים הגדולים ביותר, בסביבות 150 מיליארד זוגות בסיסים. למרות שמספר הגנים שזה מקודד אינו ידוע, הגנום מראה כמויות אדירות של שכפול ורצף לא מקודד.
בתוך הגנום של פרוקריוט ממוצע ישנם כ-3,000 גנים. לאאוקריוט הממוצע יש איפשהו באזור 20,000. אבל גודל הגנום, במיוחד באאוקריוטים, משתנה מאוד - במידה רבה בשל כמות הרצף הלא מקודד.
יצירת גנים חדשים
על מנת לפתח גנים חדשים, לאורגניזמים יש כמה אפשרויות עיקריות. הדבר היחיד שמשותף לרובם הוא שהם משנים רצפים שכבר קיימים.
שכפול ממלא תפקיד חשוב ביצירת גנים חדשים, ויש כמה סוגים של שכפול שיכולים לגרום לרצפים חדשים אלה. בשכפול גנים, קטע של DNA המכיל גן משוכפל. עותק שני זה אינו מתמודד עם לחץ הבחירה שמגביל את הראשון, ולכן הוא יכול לסטות. עם הזמן, זה יכול להוביל לאבולוציה של גנים חדשים, עם תפקידים חדשים.
סוג אחר של שכפול - דשדוש DNA - יכול לגרום לכך שרק חלק מהגן ישוכפל ויצטרף לגן אחר. זה יכול לגרום ליצירת גנים חדשים, עם מוצרים חדשים.
לפעמים גנים חדשים פשוט מתפתחים ממוטציות שהצטברו לאורך זמן. זה ידוע בתור מוטציה תוך-גנית, והוא בולט ביותר כאשר משווים בין מינים או אוכלוסיות שונות.
לבסוף, ניתן גם להשיג גנים חדשים ממקורות חיצוניים, בתהליך המכונה העברת גנים אופקית. משמעות הדבר היא שניתן לשלב חומר גנטי מפרידים אחרים, לפעמים מאותו מין, אך גם פוטנציאלי ממין אחר לחלוטין. זהו מקור תכוף לגנים חדשים בפרוקריוטים ובארכאים. זה פחות נפוץ באאוקריוטים, אך הוכח כמתרחש, ואאוקריוטים יכולים אפילו לקלוט מידע גנטי ממקורות רחוקים כמו חיידקים או פטריות.
למרות אופיו הפשוט של הקוד הגנטי, קיימת שונות ניכרת מבחינת גודל הגנום, מהגנומים הקטנים ביותר הידועים - כולל הפרוטאובקטריום Candidatus Carsonella ruddii בפחות מ-160 אלף זוגות בסיסים, לגדולים ביותר, כמו צמח הפרחים היפני Paris japonica בסביבות 150 מיליארד.
למרות הקיצוניות הזו, לחיידקים וארכאונים יש בדרך כלל כ-3,000 גנים בתוך הגנום שלהם. מכיוון שלפרוקריוטים אין כמעט רצפים שאינם מקודדים, משמעות הדבר היא שהגנום שלהם יכול להיות קטן יחסית לאלה של איקריוטים. גנומים קטנים יותר פירושם גם פחות לשכפל בכל סבב של חלוקת תאים - מה שהגיוני לוגיסטית להתרבות מהירה.
לאיקריוטים יש בדרך כלל איפשהו באזור 20,000 גנים, אבל הגנום שלהם מנוקד על ידי רצועות ארוכות של רצפים לא מקודדים - כלומר גודל הגנום שלהם לא בהכרח מתורגם למורכבות.
הגנום של פריז ג'פוניקה הוא אולי גדול פי חמישים מהגנום האנושי - אבל זה נובע, לפחות בחלקו, מכמויות עצומות של רצפים לא מקודדים וכנראה רמות גבוהות של שכפול - לא בהכרח גנים חדשים יותר.
אז איך אורגניזמים מפתחים גנים חדשים? התשובה היא בדרך כלל על ידי שינוי הרצף שכבר קיים.
אחד המשאבים העיקריים להתפתחות גנים חדשים הוא באמצעות שכפול גנים. דמיינו שמקטע דנ"א המכיל גן משוכפל בטעות. עכשיו האורגניזם יש עותק שני של גן קיים.
עותקי גנים חדשים כאלה חופשיים מהמגבלות המוטלות על המקור כדי לשמור על תפקודם, ולכן הם יכולים לסטות - מה שעשוי לפתח תפקיד חדש או פונקציה שונה של המקור.
דרך נוספת ליצור גנים חדשים היא ערבוב דנ"א - שבו מקטעים של גן קיים או עותק גן קיים מופרדים ומועברים להצטרף לאלה של גן אחר - מה שהופך גן היברידי שיכול לקבל תפקיד חדש.
מוטציה תוך-גנית - השינויים ברצף הגנים שהוכנסו על ידי מוטציות לאורך זמן, מהווים גנים "חדשים" רבים. סטייה זו בולטת ביותר כאשר משווים בין מינים או שושלות אשר עצמם מתפצלים באופן עצמאי. ברגע שהסטייה הזו היא מעבר לנקודה מסוימת, או שגן אחד מקבל תפקיד חדש, הם עשויים להיות מסווגים כגנים שונים לחלוטין.
לבסוף, העברת גנים אופקית מביאה גנים ורצפים חדשים לגנום ממקורות חיצוניים - כגון פרטים אחרים ואפילו מינים אחרים. סוג זה של רכישת גנים חדשים נפוץ ביותר בפרוקריוטים ובארכאה, כאשר העברת גנים של עמידות לאנטיביוטיקה היא דוגמה ידועה.
למרות שהוא נדיר באיקריוטים, הוא עדיין נחשב למקור חיוני לחידוש גנטי, וחומר גנטי יכול אפילו להגיע ממינים קרובים רחוקים, כמו החיידקים והפטריות בדוגמה זו.
DNA, Cells, and Evolution
62.0K צפיות
DNA, Cells, and Evolution
47.6K צפיות
DNA, Cells, and Evolution
23.1K צפיות
DNA, Cells, and Evolution
27.5K צפיות
02:40
DNA, Cells, and Evolution
40.8K צפיות
DNA, Cells, and Evolution
13.4K צפיות
02:05
DNA, Cells, and Evolution
8.3K צפיות
01:57
DNA, Cells, and Evolution
10.1K צפיות
02:18
DNA, Cells, and Evolution
31.4K צפיות
