Смешение генов не равно эволюции!

Введение

A. Различные области генов SeMALT1, 3 и 4, которые были объединены для получения гена SeMALT413. Б. Трехмерная структура белка SeMALT413. Зеленые сегменты гена/белка обозначают части, происходящие из гена SeMALT1, синие - из гена SeMALT3, оранжевые – из гена SeMALT4. Credit: Ссылка 3

Исследовательская группа кафедры биотехнологии Делфтского технологического университета в Нидерландах утверждает, что вид дрожжей (Saccharomyces eubayanus)¹ «эволюционировал» чтобы усваивать сложный сахар под названием мальтотриоза. После облучения дрожжей ультрафиолетовым светом они обнаружили гибридный ген, который и дал им эту новую способность. Гибридный ген кодирует белок-транспортер, который позволяет мальтотриозе проникать в клетку. Штамм дрожжей с новым геном был способен усиленно ферментировать мальтозу и мальтотриозу, что может быть использовано в пивоваренной промышленности.

Все живые существа, от одноклеточных бактерий до многотриллионных клеток человека, имеют клеточную мембрану, которая не позволяет веществу вытекать из клетки или проникать внутрь. Для того чтобы жить, пища должна поступать в клетку через эту мембрану. Таким образом, у всех видов есть транспортные белки, которые помогают доставлять продукты в клетку. Гены, отвечающие за транспортировку сахаров в дрожжевую клетку, называются генами SeMALT. Среди множества видов дрожжей существует множество таких генов. Новый ген, SeMALT413, представляет собой гибрид трех уже существующих генов у S. eubayanus. Предположительно, он возник путем невзаимных транслокаций (т.е. специфические части других генов были скопированы и перенесены в новое место, где и объединились).

Этот новый ген является результатом лабораторных манипуляций, но используется как «доказательство эволюции». Эволюционисты утверждают, что ген с новой структурой эволюционировал в лаборатории, дав дрожжам возможность метаболизировать новый источник пищи. Это пример неофункционализации, когда в ранее существовавшем семействе генов появляется новая функция. Это также пример того, о чем мы рассказывали в статье «Могут ли мутации создавать новую информацию?» Да, новые функции могут возникать у живых существ, но нет, это не является доказательством эволюции. Христиане нередко попадают впросак, когда видят подобные заявления. Но, внимательно анализируя используемые слова, мы можем научиться видеть обман насквозь.

Чтобы создать эту новую способность, дрожжевые клетки сначала выращивали в присутствии сахара – глюкозы. Затем их перенесли на среду, содержащую мальтотриозу в качестве единственного источника углерода. Для индуцирования мутаций был применен мягкий УФ-мутагенез, после чего в некоторых образцах среды наблюдалось истощение мальтотриозы. Были выделены два штамма, способные сбраживать мальтотриозу.^{2 3}

Какие мутации произошли на самом деле?

Несмотря на сенсационные заявления, при ближайшем рассмотрении мы должны прийти к выводу, что никаких решающих доказательств в пользу эволюции здесь нет. В конце концов, дрожжи остались дрожжами, и единственное, что произошло, – это появление гибридного гена в результате рекомбинации.

В ходе эксперимента по УФ-мутагенезу они обнаружили пять однонуклеотидных полиморфизмов (SNPs) и четыре вариации числа копий (CNVs). Ранее эти SNP не были связаны с утилизацией мальтотриозы, и авторы не описали, как эти SNP функционируют, так что мы остаемся в неведении относительно значимости этих изменений. Изменения числа копий затронули несколько областей в геноме S. eubayanus, содержащих гены SeMALT. В частности, новый ген SeMALT413 состоит из дублированных сегментов трех существующих генов SeMALT под номерами 1, 3 и 4. Они происходят из хромосом 2 (часть SeMALT1), 8 (часть SeMALT3) и 16 (две разные части SeMALT4). Структура белка SeMALT413 представляет собой композицию альфа-спиралей из трех исходных генов SeMALT. Интересно, что она очень похожа на структуру суперсемейства белков-транспортеров, которое представляет собой большое семейство мембранных белков-транспортеров.^{4 5}

Результаты

Чтобы произошла крупномасштабная макроэволюция, за миллиарды лет должно накопиться огромное количество новой генетической информации, содержащейся во многих новых семействах генов. Механизм этого не был продемонстрирован в данном исследовании. Хотя «новый ген» действительно был сшит из частей других генов, он не создал совершенно новой генетической информации, например новых экзонов, которые могли бы кодировать новый белковый домен.⁶ Как говорят сами авторы исследования, произошло просто перемешивание частей существующих генов для формирования нового гена.

Генетика транспорта сахаров у различных видов дрожжей сложна. Близкородственные виды могут нести различные транспортеры, что позволяет им импортировать одни сахара, но не другие. Еще больше усложняет ситуацию то, что Saccharomyces pastorianus – это гибрид двух других видов дрожжей, Saccharomyces cerevisiae и S. eubayanus (о которых идет речь в этой статье). Все хромосомы, включая гены белков-транспортеров, у родительского вида и гибрида идентичны. Подобно тому, как ученые больше не говорят о «геноме» E. coli, поскольку разные штаммы этой бактерии несут разные гены, мы должны рассматривать эти виды дрожжей как часть «голобарамина»,⁷ имеющего общий «пан-геном». Другими словами, все они принадлежат к одному и тому же «сотворенному роду».

Мы знаем, что SeMALT413 может переносить мальтотриозу через клеточную мембрану у S. eubayanus. Откуда взялась эта способность? У S. cerevisiae есть белок ScAgt1, который также способен переносить мальтотриозу.⁸ Аминокислоты в активном центре этого белка, критически важные для переноса мальтотриозы, также присутствуют в SeMALT3 у S. eubayanus. Однако сам по себе SeMALT3 не способен транспортировать мальтотриозу. Для этого необходимо взаимодействие между различными аминокислотными остатками из SeMALT1 и 4. Именно сочетание этих особенностей позволило SeMALT413 делать то, что он делает.

Является ли ген SeMALT413 действительно новым геном? Действительно ли он представляет собой новую генетическую информацию у S. eubayanus? Вариант ранее упомянутого гена Sc AGT1, как оказалось, присутствует и у S. pastorianus, хотя и в усеченной, нефункциональной форме.⁹ Это означает, что ген, способный транспортировать мальтотриозу, был передан от S. eubayanus к S. pastorianus, который впоследствии подвергся частичной делеции.

Однако, несмотря на наличие этого усеченного и, казалось бы, бесполезного гена, S. pastorianus все же способен транспортировать мальтотриозу в клетку, используя два других гена, а именно LgAGT1 и SpMTY1. LgAGT1 имеет 85-процентное сходство с геном Sc AGT1 из S. сerevisiae,¹⁰ что указывает на то, что они являются функциональными гомологами друг друга. Кроме того, LgAGT1 сам по себе является транспортером мальтотриозы и присутствует на хромосоме 15 S. eubayanus у S. pastorianus. Этот ген также присутствует в промышленном изоляте S. eubayanus yHRVM108, который способен переносить мальтотриозу.¹¹ Это означает, что в какой-то момент своей истории S. eubayanus содержал ген, который был способен выполнять роль переносчика мальтотриозы, но был либо усечен, либо утрачен.

Кроме того, ген SpMTY1 расположен на хромосоме 7 S. eubayanus у S. pastorianus и демонстрирует сегментную идентичность последовательности с генами SeMALT, демонстрируя их гомологию (и, следовательно, сходную функциональность) друг с другом.¹² Тот факт, что LgAGT1 расположен именно на хромосоме S. eubayanus у S. pastorianus, указывает на то, что он когда-то присутствовал у S. eubayanus, но впоследствии был утрачен.

У некоторых видов Saccharomyces гены транспортеров MALT расположены в бедных генами и богатых повторами субтеломерных областях хромосом. Повторы повышают вероятность генетической рекомбинации, тем самым увеличивая разнообразие семейств генов в этом регионе. Рекомбинация в этой области на самом деле довольно часто встречается у дрожжей.¹³ Это вполне может быть спроектированной особенностью, призванной облегчить адаптацию к различным источникам пищи.

В другом исследовании мутации в E. coli позволили ей метаболизировать цитрат в аэробных условиях. В норме метаболизм цитрата отключается при наличии кислорода. Исследователи обнаружили, что ген белка-транспортера цитрата был продублирован и оказался под контролем промотора, который был активен в присутствии кислорода. Этот ген также был продублирован несколько раз, что позволило увеличить поглощение цитрата. Третья мутация в регуляторном гене arcB повысила регуляцию цикла TCA, что позволило более эффективно использовать цитрат при его поступлении в клетку.¹⁴ Однако, как и в других примерах, сложные перестройки биологической информации, даже те, которые наделяют клетку новой «функцией», не являются свидетельством долгосрочных направленных эволюционных изменений, которые привели бы к созданию совершенно нового организма. Наблюдаемые нами изменения вполне укладываются в идею о том, что Бог создал жизнь для динамичного реагирования на различные условия окружающей среды.

Заключение

Это снова ложная тревога. Хотя исследование было прекрасной работой, имеющей полезное промышленное применение в пивоваренной промышленности, оно лишь продемонстрировало, что существующая генетическая информация может быть перетасована. Да, это привело к появлению новой функции в рекомбинированном гене, но это вполне укладывается в параметры дизайна жизни. Более того, поскольку это семейство генов расположено в области генома с исключительно высокой скоростью рекомбинации, похоже, что Бог создал дрожжи с возможностью адаптироваться к новым источникам пищи по мере необходимости. Был создан новый член существующего семейства генов, но не новое семейство генов, и похожие версии этого гена уже были найдены у близкородственных видов дрожжей. Это не объясняет возникновения какого-либо вида совершенно новой генетической информации, а изменения информации выглядят контролируемыми, а не случайными. Создание генетической информации во всем спектре жизни может быть приписано только Богу, который чудесным образом создал и спроектировал все. В данном случае созданная Им информация была изменена, чтобы помочь дрожжам питаться чем-то новым. Вместо доказательства эволюции это свидетельство гениального предвидения Бога творения.