Stökkbreytast veirur hraðar en flóknar lífverur?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Stökkbreytast veirur hraðar en flóknar lífverur?
Öll spurningin hljóðaði svona:

Eru stökkbreytingar hraðari hjá veirum sem hafa fá gen, en hjá flóknari lífverum með fleiri gen?

Erfðaefni flytur upplýsingar um byggingu og eiginleika lífvera milli kynslóða. Mikill munur er á stærð erfðamengja ólíkra lífvera og forma. Laukar hafa 30 milljarða basa í hverri frumu og menn um 6,5 milljarða. Ávaxtaflugur hafa hins vegar aðeins 360 milljónir basa og hver kólíbaktería er með um 5 milljónir basa.^[1]

Veirur eru með mun minni erfðamengi, frá rúmlega þúsund bösum upp í hundruði þúsunda eða jafnvel rúmlega milljón basa. Svo eru það veirungarnir (e. viroids), aðeins nokkur hundruð basa löng fyrirbæri sem valda meðal annars sumum plöntusjúkdómum og lifrarbólgu af gerð D.

Stökkbreytihraði erfðaefnis er ólíkur milli hópa lífvera. Hann er mældur í fjölda stökkbreytinga á hvern basa í erfðamenginu í hverri kynslóð. Stökkbreytihraði í erfðamengi mannsins er um 7,0 til 8,9 × 10^-9, en aðeins lægri í erfðamengi ávaxtaflugna, eða 5,10 til 5,90 × 10^-9. Samanburður sýnir að stökkbreytihraðinn er í öfugu hlutfalli við stærð erfðamengja. Þannig að í minni erfðamengjum er hærri stökkbreytihraði. Svarið við spurningunni er því já, einfaldar verur eru með hærri stökkbreytitíðni en flóknari lífverur.^[2]

Ástæðan fyrir muninum er fjölþætt. Dýr, plöntur, sveppir og örverur nota DNA sem erfðaefni. Veirur nota annað hvort DNA eða RNA sem erfðaefni. DNA og RNA hafa mismunandi stökkbreytihraða. Í fyrsta lagi er RNA óstöðugari kjarnsýra en DNA, vegna efnafræðilegrar byggingar keðjunnar. Í öðru lagi er DNA yfirleitt á tvíþátta formi í lífverum^[3] á meðan erfðaefni sumra veira er á einsþátta formi. Einsþátta kjarnsýrur eru berskjaldaðri fyrir ytri áhrifum. Afleiðingin er munur á stökkbreytitíðni milli flókinna lífvera og einfaldari forma, til að mynda veira.

Samantekt:

• Veirur eru með lítil erfðamengi.
• RNA hefur hærri stökkbreytitíðni en DNA.
• Lífverur með stór erfðamengi hafa lægri stökkbreytitíðni en verur með einfaldari mengi.

Tilvísanir:

1. ^ Þessar tölur miða við tvílitna frumur. Einlitna erfðamengi manna er um 3,2 milljarðar basa og einlitna mengi lauks 15,9 milljarðar basa.
2. ^ Vegna þess að stökkbreytingar eru flestar skaðlegar, er ályktunin sú að erfðamengi geta einungis stækkað í lífverum sem geta lækkað stökkbreytihraðann. Flóknar lífverur búa yfir mismunandi kerfum sem verja kjarnsýrur. DNA-viðgerðarkerfi, litur í húð, efnasambönd og prótínflókar hjálpa við að vernda DNA fyrir geislun og efnafræðilegum stökkbreytivöldum.
3. ^ Nema rétt á meðan verið er að eftirmynda erfðaefnið eða umrita genin.

Heimildir:

• Duffy S. (2018) Why are RNA virus mutation rates so damn high? PLoS Biology 16(8): e3000003. doi: 10.1371/journal.pbio.300000. (Sótt 18.03.2020).
• Xue Y, Wang Q, Long Q, Ng BL, Swerdlow H, Burton J, Skuce C, Taylor R, Abdellah Z, Zhao Y; Asan, MacArthur DG, Quail MA, Carter NP, Yang H, Tyler-Smith C. (2009) Human Y Chromosome Base-Substitution Mutation Rate Measured by Direct Sequencing in a Deep-Rooting Pedigree - ScienceDirect. Current Biology. 19(17):1453-7. doi: 10.1016/j.cub.2009.07.032. (Sótt 18.03.2020).
• Schrider DR, Houle D, Lynch M, Hahn MW. (2013) Rates and Genomic Consequences of Spontaneous Mutational Events in Drosophila melanogaster. Genetics. 194(4):937-54. doi: 10.1534/genetics.113.151670. (Sótt 18.03.2020).
• Zhao Z, Li H, Wu X, Zhong Y, Zhang K, Zhang YP, Boerwinkle E, Fu YX. (2004) Moderate mutation rate in the SARS coronavirus genome and its implications. BMC Evolutionary Biology. 28;4:21.

Myndir:

• Why are RNA virus mutation rates so damn high? (Sótt 18.03.2020). Íslenskur texti settur inn af ritstjórn Vísindavefsins.
• Difference DNA RNA-EN.svg. Íslenskur texti settur inn af ritstjórn Vísindavefsins. Birt undir leyfinu CC BY-SA 3.0. (Sótt 18.03.2020).

...