Наиболее простые биологические частицы мутируют быстрее всех
Самой большой скоростью появления новых мутаций, вероятно определившей
развитие новых жизненных форм на Земле, обладают вироиды - патогены
растений, представляющие собой короткие кольцевые молекулы РНК, не
кодирующие никаких белковых молекул и существующие всецело за счет
ферментов инфицированных ими клеток, сообщается в журнале Science.
Прежде считалось, что наибольшей скоростью появления новых мутаций
обладают РНК-вирусы, устроенные куда более сложно, чем вироиды, не
имеющие даже белковой оболочки.
Команде Сельмы Гаго из испанского Института молекулярной и клеточной
биологии растений удалось впервые оценить скорость появления мутаций в
РНК последовательности вироида Chrysanthemum chloroticmottle viroid
(CChMVd), представляющего собой короткую молекулу РНК, состоящую всего
из 399 нуклеотидов.
Для этого ученые заразили лабораторные растения этим вироидом и
наблюдали за дальнейшим процессом появления новых копий патогена внутри
инфицированных клеток - репликацией. РНК CChMVd имеет участок из 15
нуклеотидов, сохраняющийся в неизменном виде от репликации к
репликации, так как именно он отвечает за процессы копирования
вироидной РНК внутри растительной клетки хозяина.
Любые мутации в этом участке и прилегающих к нему фатальны для новых
копий вироидов, а потому количество этих мутаций можно отследить по
соотношению вироидов-мутантов, образовавшихся на последней стадии
репликации внутри клеток растения.
Оказалось, что скорость мутации - случайной замены одного нуклеотида на
другой в процессе репликации - составляет 0,0025 замен на нуклеотид на
репликацию. То есть практически каждый акт копирования вироидной РНК
CChMVd, состоящей из 399 нуклеотидов, приводит к новой мутации,
возникающей из-за ошибок копирования последовательности. Эта скорость
на два порядка превосходит скорость появления мутаций у РНК-вирусов.
Из-за простоты устройства вироидов, такие ошибки, образующиеся в ходе
предельно просто устроенного акта размножения, практически не
сказываются на их популяции в целом.
В то же самое время более сложные геномы, даже такие сравнительно
простые, как вирусные, не говоря уже о геномах многоклеточных животных
и растений при такой скорости появления новых мутаций функционировать
бы просто не смогли.
По мнению авторов публикации, их работа является наглядным
свидетельством тому, что именно развитие и усложнение системы повышения
качества репликации генома организмов во многом определило скорости и
пути дальнейшего усложнения форм жизни на Земле.