Από πού προέρχονται τα γονίδια; - Καρλ Ζίμερ

Δείτε ολόκληρο το μάθημα εδώ: http://ed.ted.com/lessons/where-do-genes-come-from-carl-zimmer

Όταν εμφανίστηκε η ζωή στη Γη, περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν, τα πρώτα μικρόβια είχαν ένα σύνολο βασικών γονιδίων χάρη στα οποία κατάφεραν να επιβιώσουν. Στην εποχή των ανθρώπων και των άλλων μεγάλων οργανισμών, υπάρχουν πολλά περισσότερα γονίδια. Από πού προέρχονται όλα αυτά τα γονίδια; Ο Καρλ Ζίμερ εξηγεί τη μετάλλαξη και τον πολλαπλασιασμό των γονιδίων.

Μάθημα από τον Καρλ Ζίμερ, ψηφιακή κινούμενη απεικόνιση από την TOGETHER.

Έχετε περίπου 20.000 γονίδια
στο DNA σας.

Αυτά κωδικοποιούν τα μόρια
που απαρτίζουν το σώμα σας,

από την κερατίνη στα νύχια σας,
το κολλαγόνο στην άκρη της μύτης σας,

μέχρι τη ντοπαμίνη που ρέει παντού,
μέσα στον εγκέφαλό σας.

Άλλα είδη έχουν τα δικά τους γονίδια.

Μια αράχνη έχει γονίδια για το μετάξι της.

Η βελανιδιά έχει γονίδια
για τη χλωροφύλλη,

η οποία μετατρέπει
το ηλιακό φως σε ξύλο.

Από που προέρχονται λοιπόν
όλα αυτά τα γονίδια;

Εξαρτάται από το γονίδιο.

Οι επιστήμονες υποψιάζονται
ότι η ζωή στη Γη ξεκίνησε

περίπου πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια.

Οι πρώτες μορφές ζωής ήταν
τα πρωτόγονα μικρόβια

με ένα βασικό σύνολο γονιδίων
για τις βασικές διεργασίες

που απαιτούνται
για να παραμείνουν ζωντανά.

Μεταβίβασαν αυτά τα βασικά γονίδια
στους απογόνους τους

μέσω δισεκατομμυρίων γενεών.

Μερικά από αυτά εξακολουθούν
σήμερα να εκτελούν

τις ίδιες λειτουργίες στα κύτταρά μας,
όπως η αντιγραφή του DNA.

Όμως, κανένα μικρόβιο δεν είχε γονίδια
για το μετάξι της αράχνης ή την ντοπαμίνη.

Υπάρχουν πολλά περισσότερα γονίδια
σήμερα απ' ό,τι υπήρχαν τότε.

Αποδεικνύεται ότι πολλά από αυτά
τα επιπλέον γονίδια προήλθαν από λάθη.

Κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται,
δημιουργεί νέα αντίγραφα του DNA του.

Μερικές φορές αυτό αντιγράφει κατά λάθος
δύο φορές την ίδια αλληλουχία DNA.

Κατά την διαδικασία, μπορεί να κάνει
ένα επιπλέον αντίγραφο

ενός από τα γονίδιά του.

Στην αρχή, το επιπλέον γονίδιο λειτουργεί
το ίδιο όπως και το αρχικό.

Αλλά με την πάροδο των γενεών,
μπορεί να μεταλλαχτεί.

Αυτές οι μεταλλάξεις μπορεί να αλλάζουν
τον τρόπο λειτουργίας των νέων γονιδίων

και αυτό το νέο γονίδιο μπορεί
να διπλασιαστεί ξανά.

Ένας εκπληκτικός αριθμός μεταλλαγμένων
γονιδίων μάς προέκυψε πιο πρόσφατα·

πολλά, μόλις τα τελευταία
εκατομμύρια χρόνια.

Το νεότερο εξελίχτηκε μετά το διαχωρισμό
του είδους μας από τα ξαδέρφια μας,

τους πιθήκους.

Ενώ μπορεί να χρειαστούν πάνω
από ένα εκατ. χρόνια

ώστε ένα γονίδιο να δημιουργήσει
μια ολόκληρη οικογένεια γονιδίων,

οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι
μόλις τα νέα γονίδια εξελίσσονται

μπορούν να αναλάβουν γρήγορα
βασικές λειτουργίες.

Για παράδειγμα, έχουμε εκατοντάδες γονίδια
για τις πρωτεΐνες στη μύτη μας

που πιάνουν τα μόρια της οσμής.

Οι μεταλλάξεις τους επιτρέπουν
να πιάσουν διαφορετικά μόρια

δίνοντάς μας τη δύναμη
να αντιλαμβανόμαστε

τρισεκατομμύρια διαφορετικές οσμές.

Μερικές φορές οι μεταλλάξεις έχουν
μεγαλύτερο αντίκτυπο

στα νέα αντίγραφα των γονιδίων.

Μπορεί να αναγκάσουν ένα γονίδιο
να φτιάξει την πρωτεΐνη του

σε άλλο όργανο ή σε άλλη
χρονική στιγμή της ζωής του

ή η πρωτεΐνη μπορεί να ξεκινήσει
να κάνει μια εντελώς διαφορετική δουλειά.

Στα φίδια, για παράδειγμα,
υπάρχει ένα γονίδιο που δημιουργεί

μια βακτηριοκτόνο πρωτεΐνη.

Πριν πολύ καιρό, το γονίδιο διπλασιάστηκε
και το νέο αντίγραφο μεταλλάχτηκε.

Η μετάλλαξη άλλαξε την έκφραση
του γονιδίου

σχετικά με την τοποθεσία
παραγωγής της πρωτεΐνης του.

Αντί να γίνει ενεργό
στο πάγκρεας του φιδιού

ξεκίνησε εκφράζοντας τη βακτηριοκτόνο
πρωτεΐνη στο στόμα του.

Έτσι, όταν το φίδι τσίμπησε
το θήραμά του αυτό το ένζυμο

μεταδόθηκε στο τραύμα του ζώου.

Όταν αποδείχτηκε πως αυτή η πρωτεΐνη
έχει επιβλαβείς συνέπειες,

βοηθώντας το φίδι να πιάσει
περισσότερα θηράματα, έγινε επικρατούσα.

Μέχρι τώρα, είδαμε ένα γονίδιο
στο πάγκρεας που παράγει δηλητήριο

στο στόμα του φιδιού
το οποίο σκοτώνει το θήραμά του.

Υπάρχουν ακόμη πιο απίστευτοι τρόποι
για να δημιουργηθεί ένα νέο γονίδιο.

Το DNA των ζώων, των φυτών
και των άλλων ειδών

περιέχει τεράστια τμήματα χωρίς καθόλου
γονίδια έκφρασης πρωτεϊνών.

Απ' όσο γνωρίζουν οι επιστήμονες
είναι συνήθως τυχαίες οι αλληλουχίες

άχρηστου DNA που δεν επιτελούν
καμιά λειτουργία.

Αυτές οι DNA αλληλουχίες μερικές φορές
μεταλλάσσονται, όπως ακριβώς τα γονίδια.

Μερικές φορές αυτές οι μεταλλάξεις
στρέφουν το DNA σε ένα χώρο

όπου το κύτταρο μπορεί να
ξεκινήσει την ανάγνωσή του.

Ξαφνικά το κύτταρο παράγει
μια νέα πρωτεΐνη.

Στην αρχή, η πρωτεΐνη μπορεί να είναι
άχρηστη ή ακόμα και επιβλαβής,

αλλά περισσότερες μεταλλάξεις μπορούν
να αλλάξουν το σχήμα της πρωτεΐνης.

Η πρωτεΐνη μπορεί να ξεκινήσει
κάνοντας κάτι χρήσιμο,

κάτι που να κάνει έναν οργανισμό
υγιέστερο, δυνατότερο,

ικανότερο να αναπαραχθεί.

Οι επιστήμονες έχουν βρει
ότι αυτά τα νέα γονίδια λειτουργούν

σε πολλά μέρη του σώματος των ζώων.

Έτσι, τα 20.000 γονίδια μας έχουν
πολλές απαρχές,

από την προέλευση της ζωής
στα νέα γονίδια

που συνεχίζουν να δημιουργούνται
από την αρχή.

Όσο θα υπάρχει ζωή εδώ στη Γη,
θα δημιουργεί νέα γονίδια.