Odkryto ewolucję u prionów
Priony - białkowe czynniki zakaźne pozbawione materiału genetycznego w formie DNA lub RNA - mogą podlegać ewolucji i selekcji naturalnej, uważają naukowcy z Scripps Research Institute.
Choroby prionowe są aktualnie uznawane za nieuleczalne. Ich patogeneza polega na modyfikacji struktury prawidłowego białka neuronów, noszącego nazwę PrPC, poprzez kontakt z jego patologicznie uformowaną odmianą, nazywaną PrPSC. Powstające w tym procesie wadliwe cząsteczki protein mogą niszczyć kolejne cząsteczki PrPC lub tworzyć złogi, których akumulacja prowadzi do obumierania neuronów.
W internetowej edycji czasopisma Science pojawiła się przedwczoraj (tzn. w Nowy Rok) publikacja rzucająca nowe światło na choroby prionowe. Jej autorzy, kierowani przez dr. Charlesa Weissmanna, udowadniają po raz pierwszy w historii możliwość zajścia u prionów procesu ewolucji, niespotykanego wcześniej u białkowych form zakaźnych.
Pierwszy etap eksperymentu polegał na przeniesieniu prionów z mózgów do komórek hodowanych in vitro. Jak się okazało, po pewnym czasie populacja patologicznych białek szybko zmieniła swoją strukturę i została zdominowana przez formę PrPSC dostosowaną do rozwoju w hodowli komórkowej.
Po przeszczepieniu patologicznego białka z powrotem do mózgów sytuacja odwróciła się, a większość w populacji znów zaczęły stanowić priony zoptymalizowane do wzrostu in vivo.
W dalszej części doświadczenia ponownie pobrano priony z mózgów i umieszczono je w hodowli komórek nerwowych. Tym razem jednak, po osiągnięciu dominacji przez "hodowlaną" formę PrPSC, do pożywki dodano swainsoninę - substancję występującą u niektórych roślin i grzybów, znaną ze swojej zdolności do spowalniania rozwoju infekcji prionowej.
Efektem interwencji było szybkie wytworzenie formy prionu opornej na działanie tego środka. Po dodaniu pożywki niezawierającej swainsoniny ponownie stwierdzono wzrost odsetka prionów wrażliwych na lek.
Praca opublikowana przez zespół dr. Weissmanna jest pierwszym dowodem na istnienie selekcji naturalnej oraz ewolucji wśród prionów. Dokonane odkrycie może oznaczać, że próby leczenia chorób prionowych powinny skupiać się nie na zmieniających się nieustannie formach PrPSC, lecz na PrPC, zachowującej wysoką jednorodność dzięki niezmiennemu "przepisowi" na to białko zapisanemu w genach.
Komentarze (10)
pawel k, 3 stycznia 2010, 13:52
Nie wiem czy jest to już ewolucja. Wygląda mi to na zwykłą zmianę "konformacji" w wyniku działania bodźca zewnętrznego. Zresztą, z tego co wiem, priony PRP patogenne nie replikują się, a jedynie modyfikują priony PRP komórkowe by stały się prionami patogennymi. Odkrycie chyba sprowadzić można, że w czynniki zewnetrzne pozwalają na przechodzenie tych dwóch form (phenotype switching) w siebie. Ewolucja byłaby wtedy, gdy pod wpływem czynnika zewnętrznego powstałby inny prion, nie "reagujący" z prionami wyjściowymi.
Jurgi, 3 stycznia 2010, 15:59
Priony przypominają mi w działaniu „Lód-X” z powieści Vonneguta „Kocia kołyska”. :>
mikroos, 3 stycznia 2010, 16:35
A czy w notce było napisane inaczej?
To by była specjacja. Ewolucja jak najbardziej może zachodzić w obrębie jednego gatunku.
inhet, 3 stycznia 2010, 20:44
W końcu priony, jako białka, są fenotypowym efektem genów, i jako takie wpływają na selekcję samych owych genów. Czyli same replikatorami nie są.
Przemek Kobel, 3 stycznia 2010, 21:21
Im bardziej upodabnia się definicję ewolucji do sita, tym bliżej do odkrycia ewolucji piasku. Tej notce dość daleko do takiej skrajności, ale przy kolejnych doniesieniach o różnych lekoodpornych paskudztwach zaczynam mieć takie właśnie skojarzenia.
pawel k, 4 stycznia 2010, 13:05
Wydaje mi się, że ewolucja powinna prowadzić do utrwalenia zmian fenotypowych. Nagromadzenie zmian w pewnych przypadkach powoduje powstanie nowych gatunków.
W notce, przedstawiane zmiany są raczej odwracalne. Porównałbym je do dimorfizmu niektórych grzybów, które mogą "przełączać" się z formy mycelialnej do formy drożdżowej i na odwrót w zależności od różnych czynników m.in. temperatury. Jednakże, o ile wytworzenie takiego mechanizmu jest efektem ewolucji, o tyle samo przełączanie fenotypu ewolucją nie jest.
Podobnie w oporności na leki. Jeżeli po zadziałaniu leku przetrwają tylko formy oporne, lub formy które tą oporność wykształciły, to cecha ta nie powinna zanikać prowadząc do stanu wyjściowego. No chyba, że wrażliwość wytwarzana jest wtórnie...
Wydaje mi się, że teoria ewolucji stworzona dla organizmów wyższych (komórkowych) nie może być bezpośrednio przekładana na świat organizmów z pogranicza świata ozywoonego i nieożywionego.
mikroos, 4 stycznia 2010, 13:45
I tutaj dokładnie taką sytuację obserwujemy. Nic dziwnego, że po zmianie stresora zmieniają się także fenotypy - to nie przeczy zajściu ewolucji, a wręcz przeciwnie, potwierdza ją. Ewolucja jest przecież procesem dostosowania do warunków środowiska, a skoro te są zmienne, to i organizm (lub w tym przypadku prion, który organizmem nie jest) musi się zmieniać.
Ale w innych masz co najwyżej szczepy/odmiany (patrz: MRSA, VRSA i natywne S. aureus - to wyłącznie szczepy, które ciągle mieszczą się w obrębie gatunku)
A ewolucja niby odwracalna nie jest?
Chyba żartujesz? Przecież jest rzeczą oczywistą, że bakterie hodowane w medium bez antybiotyku niemal zawsze bardzo szybko stracą oporność.
Tylko zwróć uwagę, że w tym przypadku konformacja białka jest integralną częścią jego charakterystyki "gatunkowej". Prawidłowo uformowane PrP nie jest przecież patogenem. Wiadomo, nie można tutaj żywcem przekalkować stwierdzenia, że mamy pełną wizualizację teorii ewolucji, ale selekcja naturalna jest bodaj najbardziej widoczną oznaką ewolucji w danej populacji.
Tu się zgadzam, ale z drugiej strony wirusy też ewoluują i takie stwierdzenie nie budzi oburzenia. Spodziewam się, że jest to wyłącznie kwestia przyzwyczajeń.
I jeszcze takie małe przemyślenie, skoro już rozważamy niuanse teorii ewolucji: pamiętaj, że sama teoria ewolucji powstała w czasach, w których nikt nie słyszał jeszcze o mutacjach. Gatunek w tamtych czasach był definiowany jako grupa osobników posiadających podobne cechy, więc prion wg klasycznej definicji jak najbardziej mógłby być klasyfikowany jako gatunek. Potem były wirusy i na pewno odbywano dyskusje takie, jakie my odbywamy teraz. Być może jest to więc tylko kwestia konwencji...
pawel k, 4 stycznia 2010, 16:22
.Nie przeczy, ale tez nie potwierdza. Przedstawmy priony jako człowieka. Człowiek kuli się pod wpływem bicia. Ewoluuje do stanu skulonego. Po zaprzestaniu bicia powraca do stanu wyprostowanego - ewoluuje do stanu pionowego. Hmmm. To by odpowiadało zmianie konformacji prionów.
Wydaje mi się, że w ewolucji muszą następować pokolenia (wpólny przodek itp.). U prionów coś takiego nie następuje.
a jest?
to zależy od mechanizmu oporności. Wyciszania niepotrzebnych genów wyrzucenia plazmidów i itp.
Grzyby i robaki pasożytnicze już tak nie "potrafią". Potrzebują pokoleń.
Jak najbardziej. Ale tutaj selekcja polega na stwierdzeniu zmiany, a nie wyeliminowaniu niedostosowanego.
Może ja źle rozumiem ale dla mnie to jak przekładanie prionów z jednego naczynka z czymś do drugiego i obserwacja ile się zmieni, potem powrót do warunków wyjściowych i ile wróci do swojej formy wyjsciowej.
Rozmowa ciekawa, przyznaję i dziękuję za jej podjęcie.
Wiem w czym tkwi problem. Pojmujemy różnie ewolucję. Przed rozpoczęciem dyskusji powinniśmy stworzyć lub przyjąć definicję roboczą ewolucji i innych terminów ale pewnie byłaby to długa droga do konsensusu...
mikroos, 4 stycznia 2010, 17:02
I tak, i nie. U człowieka pozycja ciała nie jest integralną cechą jego gatunku. Właśnie dlatego nie możesz sobie tego ot tak porównać. Zwróć uwagę, że u prionu konformacja cząsteczki jest jego "informacją genetyczną".
Jak to nie? Wszystkie cząsteczki PrP zakażone w jednym mózgu są "potomstwem" prionu, który je "zakaził".
Oczywiście, że jest (na poziomie fenotypu). Patrz: zanik oporności przy hodowli w medium bez antybiotyku.
No właśnie. Wniosek? Nieodwracalność nie jest integralną cechą ewolucji!
Chyba nie. Wydaje mi się, że prion, który już raz przyjął swoją formę, nie zmieni konformacji do innej konf. patologicznej. Co najwyżej zostanie zastąpiony przez nowe, wytworzone na rybosomach komórki gospodarza.
I wzajemnie!
Popieram... Chociaż wydaje mi się, że definicje powinny ewoluować (
) wraz z naszą wiedzą. Dokładnie tak samo ewoluowało kiedyś pojęcie ewolucji - z cech fenotypowych przeszliśmy na mieszankę cech fenotypowych i genotypowych. Ale na pewno jest to kwestia przekonań, a ja pewnie wychylam się nieco przed szereg - mam tego pełną świadomość.
Pozdrawiam!
pawel k, 4 stycznia 2010, 17:20
Naszła mnie taka myśl. Skoro potomkami prionów mają być przekształcone przez nie białka to nie jest to ewolucja. To kreacjonizm.