Требуется сборка. Расшифровываем четыре миллиарда лет истории жизни – от древних окаменелостей до ДНК: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Известно много семейств генов и история их эволюции. Хороший пример – эволюция генов опсинов, задействованных в механизме зрения: R. М. Harris, Н. A. Hoffman, “Seeing Is Believing: Dynamic Evolution of Gene Families”, Proceedings of the National Academy of Sciences 112 (2015): 1252-1253.

Гены гомеобокса – еще одно семейство генов, возникшее за счет удвоения. О разных вопросах относительно механизмов и значения этих удвоений: Р. W. Н. Holland, “Did Homeobox Gene Duplications Contribute to the Cambrian Explosion?”, Zoological Letters 1 (2015): 1-8; G. P. Wagner et al., “Hox Cluster Duplications and the Opportunity for Evolutionary Novelties”, Proceedings of the National Academy of Sciences 100 (2003): 14603-14606; N. Soshnikova et al., “Duplications of Hox Gene Clusters and the Emergence of Vertebrates”, Developmental Biology 378 (2013): 194-199.

Сигнальные пути с участием белков Notch и удвоение генов в ходе эволюции мозга стали темами двух независимых статей: I. Т. Fiddes et al., “Human-Specific NOTCH2NL Genes Affect Notch Signaling and Cortical Neurogenesis”, Cell 173 (2018): 1356-1369; I. K. Suzuki et al., “Human-Specific NOTCH2NL Genes Expand Cortical Neurogenesis Through Delta/Notch Regulation”, Cell 173 (2018): 1370-1384.

История жизни Роя Бриттена в изложении его коллеги, с которым они проработали много лет: Eric Davidson, “Roy J. Britten, 1919-2012: Our Early Years at Caltech”, Proceedings of the National Academy of Sciences 109 (2012): 6358-6359. Дэвидсон и Бриттен опубликовали в соавторстве статью, в которой рассуждали о значении этих последовательностей, намного опередив время и направив исследования целого поколения ученых: R. J. Britten, Е. Н. Davidson, “Repetitive and Non-Repetitive DNA Sequences and a Speculation on the Origins of Evolutionary Novelty”, Quarterly Review of Biology 46 (1971): 111-138.

Статья Бриттена о повторах и о методах, с помощью которых он их разыскивал: R. J. Britten, D. Е. Kohne, “Repeated Sequences in DNA”, Science 161 (1968): 529-540. Смысл работы и ее контекст интерпретируются в статье: R. Andrew Cameron, “On DNA Hybridization and Modern Genomics”, на сайте https://onlinelibrary.wiley.com/doi/ pdf/ 10.1002/mrd. 22034.

Об исследовании происхождения новых видов в лаборатории Маньюана Лонга: W. Zhang et al., “New Genes Drive the Evolution of Gene Interaction Networks in the Human and Mouse Genomes”, Genome Biology 16 (2015): 202-226. Происхождение новых генов – тема активных научных изысканий. Хотя многие гены возникают в результате удвоения существующих генов, другие образуются иным путем, и эти механизмы все еще находятся в стадии изучения. Например, советую статью: L. Zhao et al., “Origin and Spread of De Novo Genes in Drosophila melanogaster Populations”, Science 343 (2014): 769-772.

Первое сообщение об открытии прыгающих генов Барбарой Макклинток: Barbara McClintock, “The Origin and Behavior of Mutable Loci in Maize”, Proceedings of the National Academy of Sciences 36 (1950): 344-355. Дань уважения статье Макклинток в ретроспективе и объяснение ее смысла: S. Ravindran, “Barbara McClintock and the Discovery of Jumping Genes”, Proceedings of the National Academy of Sciences 109 (2012): 20198-20199.

Об открытии и функционировании прыгающих генов: L. Pray, К. Zhaurova, “Barbara McClintock and the Discovery of Jumping Genes (Transposons)”, Nature Education 1 (2008): 169.

В Национальной медицинской библиотеке в электронном виде хранятся статьи Макклинток, в том числе те, которые процитированы в данной книге, и те, которые упоминал Никсон в момент ее награждения Национальной научной медалью: https://profiles.nlm.nih.gov/ ps/retrieve/Narrative/LL/p-nid/32.

Глава 6. Внутреннее поле битвы

Классическая книга Эрнста Майра: Ernst Mayr, Animal Species and Evolution, Cambridge, MA: Harvard University Press, 1963 (в русском переводе: Эрнст Майр, Зоологический вид и эволюция, Мир, 1968).

Книга Ричарда Гольдшмита: Richard Goldschmidt, Material Basis of Evolution, New Haven, CT: Yale University Press, 1940. Статья, приведшая в ярость Майра: R. Goldschmidt, “Evolution as Viewed by One Geneticist”, American Scientist 40 (1952): 84-98.

История жизни Гольдшмита: Curt Stern, Richard Benedict Goldschmidt, 1878-1958: A Biographical Memoir, Washington, DC: National Academy of Sciences, 1967, на сайте publications/biographical-memoirs/memoir-pdfs/goldschmidt-richard.pdf.

Майр работал в эпоху, известную становлением теории эволюционного синтеза; кульминация этого периода пришлась на конец 1940-х годов, когда генетические данные были включены в таксономию, палеонтологию и сравнительную анатомию. Во время наших традиционных чаепитий Майр часто говорил о новом синтезе, который показался на горизонте в 1990-х годах и должен был связать труды его поколения с молекулярной биологией и генетикой развития. По этой причине он рекомендовал студентам из своего окружения просматривать соответствующую научную литературу.

Очень влиятельный труд Рональда Фишера: Ronald Fisher, The Genetical Theory of Natural Selection, London: Clarendon Press, 1930-

Статьи Винсента Линча: V. J. Lynch et al., “Ancient Transposable Elements Transformed the Uterine Regulatory Landscape and Transcriptome During the Evolution of Mammalian Pregnancy”, Cell Reports 10 (2015): 551-561; V. J. Lynch et al., “Transposon-Mediated Rewiring of Gene Regulatory Networks Contributed to the Evolution of Pregnancy in Mammals”, Nature Genetics 43 (2011): 1154-1158.

Общие обзоры Линча по этой теме: G. Р. Wagner, V. J. Lynch, “The Gene Regulatory Logic of Transcription Factor Evolution”, Trends in Ecology and Evolution 23 (2008): 377-385; G. P. Wagner, V. J. Lynch, “Evolutionary Novelties”, Current Biology 20 (2010): 48-52. Вдохновили его на эту работу труды Макклинток: В. McClintock, “The Origin and Behavior of Mutable Loci in Maize”, Proceedings of the National Academy of Sciences 36 (1950): 344-355; а также знаменитая статья: R. J. Britten, E. H. Davidson, “Repetitive andNon-Repetitive DNA Sequences and a Speculation on the Origins of Evolutionary Novelty”, Quarterly Review of Biology 46 (1971): 111-138.

Превращение прыгающих генов в полезные элементы генома (их “приручение”) является активно развивающимся направлением исследований. Вот несколько работ на эту тему: D. Jangam et al., “Transposable Element Domestication as an Adaptation to Evolutionary Conflicts”, Trends in Genetics 33 (2017): 817-831; E. В. Chuong et al., “Regulatory Activities of Transposable Elements: From Conflicts to Benefits”, Nature Reviews Genetics 18 (2017): 71-86.

Хорошие обзоры о функции синцитина: С. Lavialle et al., “Paleovirology of “Syncytins”, Retroviral env Genes Exapted for a Role in Placentation”, Philosophical Transactions of the Royal Society of London, В 368 (2013): 20120507; H. S. Malik, “Retroviruses Push the Envelope for Mammalian Placentation”, Proceedings of the National Academy of Sciences 109 (2012): 2184-2185. Об открытии синцитинов: S. Mi et al., “Syncytin Is a Captive Retroviral Envelope Protein Involved in Human Placental Morphogenesis”, Nature 403 (2000): 785-789; J. Denner, “Expression and Function of Endogenous Retroviruses in the Placenta”, APMIS 124 (2016): 31-43; A. Dupressoir et al., “Syncytin-A Knockout Mice Demonstrate the Critical Role in Placentation of a Fusogenic, Endogenous Retrovirus-Derived, Envelope Gene”, Proceedings of the National Academy of Sciences 106 (2009): 12127-12132; A. Dupressoir et al., “A Pair of Co-Opted Retroviral Envelope Syncytin Genes Is Required for Formation of the Two-Layered Murine Placental Syncytio-trophoblast”, Proceedings of the National Academy of Sciences 108 (2011): 1164-1173.

Общий обзор о роли ретровирусов в эволюции плаценты: D. Haig, “Retroviruses and the Placenta”, Current Biology 22 (2012): 609-613.

Синцитины также были обнаружены у других организмов с напоминающими плаценту структурами, например у ящериц: G. Cornelis et al., “An Endogenous Retroviral Envelope Syncytin and Its Cognate Receptor Identified in the Viviparous Placental Mabuya Lizard”, Proceedings of the National Academy of Sciences 114 (2017): E10991-E11000.

Поиск давно умерших или “прирученных” вирусов стал самостоятельным направлением исследований, названным палеовирусологией. Для дополнительного ознакомления советую: М. R. Patel et al., “Paleovirology – Ghosts and Gifts of Viruses Past”, Current Opinion in Virology 1 (2011): 304-309; J. A. Frank, C. Feschotte, “Cooption of Endogenous Viral Sequences for Host Cell Function”, Current Opinion in Virology 25 (2017): 81-89.

Работа Джейсона Шеферда о гене Arc: Е. D. Pastuzyn et al., “The Neuronal Gene Arc Encodes a Repurposed Retrotransposon Gag Protein That Mediates Intercellular RNA Transfer”, Cell 172 (2018): 275-288. Эд Йонг изложил суть этой работы для более широкой публики: “Brain Cells Share Information with Virus-Like Capsules”, Atlantic, January 2018.

Глава 7. Кости брошены

Книга, написанная Гулдом на основании лекций: Stephen Jay Gould, Wonderful Life: The Burgess Shale and the Nature of History, New York: Norton, 1989.

Работы Рэя Ланкестера о вырождении и множественности в эволюции: Е. R. Lankester, Degeneration: A Chapter in Darwinism, London: Macmillan, 1880; E. R. Lankester, “On the Use of the Term “Homology” in Modern Zoology, and the Distinction Between Homogenetic and Homoplastic Agreements”, A nnals and Magazine of Natural History 6 (1870): 34-43.

По поводу дискуссии о конвергентной и параллельной эволюции: Simon Conway Morris, Life's Solution: Inevitable Humans in a Lonely Universe, Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2003. Конвей Моррис убежден, что все эволюционные превращения неизбежны. Напротив, точка зрения Джонатана Лососа сводится к тонко уравновешенной связи между случаем и неизбежностью: Jonathan Losos, Improbable Destinies: Fate, Chance and the Future of Evolution, New York: Riverhead, 2017.

Хороший видеоматериал о движении языка саламандры: https:/⁄ www.youtube, сот/watch ?v—mRrllTc U eBM.

Об анатомических основах этого удивительного свойства: S. М. Deban et al., “Extremely High-Power Tongue Projection in Pletho-dontid Salamanders”, Journal of Experimental Biology 210 (2007): 655-667.

Статья Уэйка о движениях языка саламандры стала классикой: R. Е. Lombard, D. В. Wake, “Tongue Evolution in the Lungless Salamanders, Family Plethodontidae IV Phylogeny of Plethodontid Salamanders and the Evolution of Feeding Dynamics”, Systematic Zoology 35 (1986): 532-551.