Решён
Может ли химерная клетка растения мутировать так, что ее ДНК-профиль совпадет с профилем дальнего предка?

Геннадий Генетик Генетика
575
3

Увлекаюсь генетикой растений на любительском уровне. Возник теоретический вопрос.

Химерные растения содержат клетки с разными генотипами в одном организме. Допустим, в клетке одного из слоев меристемы происходит мутация (точечная замена, делеция, дупликация). Возможна ли ситуация при которой мутация случайно "откатит" аллель к состоянию, идентичному аллелю дальнего предка этого растения?

Понимаю что вероятность ничтожна, но чисто теоретически, запрещает ли это какой то фундаментальный закон генетики? Или это просто вопрос астрономически малой вероятности?

Интересует именно совпадение ДНК-профиля (набора STR-маркеров), а не полного генома.

Решение
14
Эксперт • 6 ответов

Коротко: фундаментального запрета нет. Это вопрос комбинаторной вероятности.


Теперь подробно. Ты правильно сузил вопрос до STR-маркеров (микросателлитов), а не полного генома. Это сильно упрощает задачу, потому что STR-профиль у растений обычно строится по 8-15 локусам, в каждом из которых аллель определяется числом тандемных повторов.

Мутации в микросателлитах происходят по механизму проскальзывания ДНК-полимеразы (replication slippage). Частота таких мутаций у растений порядка 10^-3 - 10^-4 на локус на поколение, что на несколько порядков выше чем точечные замены. Причем мутации в STR чаще всего stepwise: добавляется или убирается ровно один повтор.

Теперь про "откат к предку". Допустим, у предка в локусе X было 12 повторов. У текущего растения 15 повторов (три мутации за N поколений). Чтобы вернуться к 12, нужны три последовательные делеции по одному повтору в одном локусе. Вероятность одной такой мутации ~10^-3, трех последовательных ~10^-9. Это для ОДНОГО локуса.

Чтобы совпал весь профиль из, скажем, 10 локусов, нужно чтобы такой "откат" произошел одновременно во всех несовпадающих локусах. Если предположить что из 10 локусов 6 и так совпадают (растения одного вида, общие аллели встречаются часто), то нужен откат в 4 локусах.

В химере это чуть интереснее. Разные клеточные слои (L1, L2, L3) уже имеют разные генотипы. Если мутация в одном из слоев случайно приведет аллель к значению, совпадающему с аллелем предка, это не запрещено никаким законом. Мутации случайны и не "знают" истории.

Итого: теоретически возможно, практически нереалистично для полного профиля. Для единичного локуса вполне вероятно, особенно если разница с предком всего в 1-2 повтора.

9
Участник • 4 ответа

Тут еще есть нюанс который оратор выше не упомянул. У растений (в отличие от животных) соматические мутации передаются потомству при вегетативном размножении. Если мутантная клетка попадает в генеративную ткань, мутация наследуется и при семенном размножении.

Поэтому в теории можно представить сценарий: исходное растение мутировало в нескольких поколениях, отдалившись от предка. Потом в химерном потомке одна клеточная линия случайно "вернулась" по ключевым STR-локусам. Но это будет совпадение профиля, а не генома. Весь геном откатить невозможно, там миллионы позиций.

Кстати, есть явление конвергентной эволюции на молекулярном уровне. Независимые линии иногда приходят к одинаковым аллелям под давлением отбора. Но это уже не случайный откат, а направленный процесс.

7
Участник • 7 ответов

Забавный вопрос. В теории ничего не мешает, это как если бы обезьяна за пишущей машинкой случайно напечатала строчку из Шекспира. Фундаментальный запрет? Нет. Практическая вероятность? Ничтожна.

Аналогия из термодинамики: второй закон не запрещает самопроизвольную сборку разбитой чашки, он говорит что вероятность этого события стремится к нулю.

Написать ответ

Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.