Чи може еволюція захищати найважливіші гени від шкідливих мутацій? Десятиліттями науковці сперечалися, чи справді ділянки ДНК, необхідні для виживання організму, змінюються рідше за інші. Нове дослідження вчених з Університету Бата не виявило доказів такого захисту. Дослідники Софія Радріццані та Лоуренс Герст вивчили спонтанні мутації у бактерії Escherichia coli та пекарських дріжджах Saccharomyces cerevisiae. Результати роботи опублікували 12 листопада в журналі PLOS Biology. Чому важливі гени могли здаватися захищеними Деякі гени виконують критично важливі функції: забезпечують копіювання ДНК, підтримують життєдіяльність клітини та інші базові процеси. Втрата таких генів може призвести до загибелі клітини. Інші гени можна видалити без помітних наслідків. Здавалося б, природний добір мав би сприяти тому, щоб важливі гени мутували рідше. Адже зміни в них частіше виявляються шкідливими й можуть знизити шанси організму на виживання та розмноження. Однак тут є важлива пастка. Природний добір може швидко усувати шкідливі мутації ще до того, як дослідники отримають можливість їх зафіксувати. Через це створюється враження, ніби важливі гени мутують рідше, хоча насправді частина змін просто зникає з популяції. Автори називають їх «примарними мутаціями». Щоб уникнути такого спотворення, команда використала результати експериментів із накопиченням мутацій. Їх проводять так, щоб максимально послабити вплив природного добору та дати мутаціям можливість накопичуватися. Важливі гени мутують не рідше Науковці порівняли частоту мутацій із результатами експериментів, у яких окремі гени видаляли з геному. Якщо вилучення гена вбивало клітину, його вважали необхідним для виживання. Якщо ж клітина продовжувала нормально функціонувати, ген належав до менш критичних. У жодному з двох досліджених видів не виявилося, що життєво важливі гени мають нижчу частоту мутацій. Команда перевірила й інші показники важливості генів. Зокрема, дослідники з’ясували, чи впливає на частоту мутацій кількість білка, який виробляє відповідний ген. Виявилося, що гени, відповідальні за утворення більшої кількості білка, також не мутують рідше. Не допомогло передбачити частоту мутацій і те, наскільки сильний природний добір впливав на певні гени протягом еволюційної історії. Водночас дослідники помітили іншу закономірність: ділянки ДНК, які копіюються пізніше під час реплікації, зазвичай мають вищу частоту мутацій. Чи потрібно переглядати теорію еволюції? Дискусія про можливий зв’язок між важливістю генів і частотою їхніх мутацій триває з 1972 року. Її суть — у питанні, чи можуть потреби організму впливати не лише на те, які мутації зберігаються, а й на те, де саме вони виникають. У класичному поясненні еволюції мутації створюють генетичну різноманітність, а природний добір діє на вже наявні варіанти. Наприклад, у дарвінових в’юрків випадкові зміни можуть сприяти появі різної форми дзьоба. Якщо певний тип їжі стає доступнішим, птахи з відповідними дзьобами отримують перевагу й частіше передають свої ознаки нащадкам. Гіпотеза про особливий захист важливих генів припускала, що самі темпи виникнення мутацій можуть залежати від значення генів для організму. Проте нові результати не підтвердили цього припущення. Автори також наголошують на теоретичній проблемі: мутації й без того виникають досить рідко, тому додаткове зниження їхньої частоти в окремих генах навряд чи давало б настільки значну перевагу, щоб природний добір міг сформувати спеціальний механізм такого захисту. Дослідження не означає, що частота мутацій однакова в усьому геномі. На неї впливають різні особливості ДНК та процесу її копіювання. Однак, принаймні для бактерій E. coli і пекарських дріжджів, важливість гена сама по собі не виявилася надійним показником того, наскільки часто він мутує.