Долгое время систематика была наукой описательной. Принадлежность животных или растений к тому или иному типу, классу, отряду, роду, виду биологи определяли с помощью чисто внешних признаков. Достижения молекулярной геномики не могли не коснуться этого раздела биологии - сегодня ученые проводят классификацию живых организмов на генетическом уровне. Благодаря появлению эффективных методов секвенирова ния - чтения записанной в ДНК информации ученые много узнали о строении генов разных организмов, и это привело к появлению геносистематики - науки, цель которой - выяснение родственных связей всех живых организмов. #1#
В геносистематике сравнивают последовательности нуклеотидов в нуклеиновых кислотах - ДНК и РНК. Если цепочки нуклеиновых кислот почти одинаковы, то изучаемые виды - близкие родственники, чем длиннее непохожие участки, тем дальше эти виды отошли друг от друга в процессе эволюции.
Один из самых распространенных методов геносистематики - изучение РНК, входящей в состав рибосом, или, как говорят молекулярные биологи, рибосомной РНК (или рРНК). Рибосомы - крошечные гранулы, без которых невозможна жизнь. На них происходит синтез белков в клетках всех живых организмов. Каждая рибосома состоит из двух частей, ученые называют их субъединицами: одна - малая и другая - большая. Субъединицы, в свою очередь, состоят из нескольких молекул рРНК и нескольких десятков молекул различных белков, соединенных с рРНК. #2# #3# #4#
Каждая нить такой рибосомной РНК свернута в причудливый объемный клубок с петлями. В основании некоторых петель параллельные участки скрепляются водородными связями в так называемые шпильки, и у каждой молекулы РНК их несколько десятков.
Какое отношение имеет рРНК к систематике?
Функция рибосом очень ответственна, и можно было предположить, что их химическая структура - постоянна для всех представителей животного мира. В действительности же оказалось, что некоторые участки рибосомных РНК (а вместе с ними и соответствующие гены) одинаковы у всех живых существ, а в других допустимы свобода и фантазия - у каждого вида они свои. Но существуют и третьи - участки с ограниченной свободой, которые в процессе эволюции изменяются очень редко и сохраняются одинаковыми у всех родственных видов. Изучение таких участков генома со слабой изменчивостью помогает ученым-систематикам в построении новых классификаций.
Исследователи из лаборатории геносистематики Института физико-химической биологии Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова, которой руководит доктор биологических наук Николай Борисович Петров, занимаются изучением особенностей рРНК различных животных и в том числе круглых червей.
Круглые черви, или нематоды, встречаются повсюду. Науке известно более двадцати тысяч видов. Одни из них живут в морях и пресных водах, другие - в почве. Некоторые, например аскариды, острицы и трихинеллы, опасны для здоровья человека и домашних животных, некоторые - злостные сельскохозяйственные вредители.
Кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Владимир Вениаминович Алешин определил последовательность нуклеотидов в рибосомной РНК круглых червей и сравнил их с данными из Европейского генного банка. Выяснилось, что у всех нематод в участке со слабой изменчивостью - в основании 17-й шпильки есть пара противостоящих нуклеотидов: гуанин и цитозин, которая встречается только у них и ни у кого больше.
Полученный результат - весомый аргумент в пользу гипотезы о единстве происхождения всех круглых червей, как свободноживущих, так и паразитических. В процессе эволюции нематоды отделились от общего ствола животных очень давно и, как оказалось, не "состоят в близком родстве" ни с брюхоресничными червями, ни с волосатиками, ни с и коловратками, с которыми их прежде объединяли.
У открытия, сделанного исследователями из МГУ, есть и весьма важное практическое применение. Пользуясь
методом полимеразной цепной реакции можно быстро определить последовательность нуклеотидов в рибосомной РНК любого биологического объекта, выяснить, есть ли "нематодная" структура в
17-й шпильке. Этим способом можно, например, установить не было ли для изготовления мясных полуфабрикатов использовано
сырье, зараженное нематодами-паразитами.
