Храповик Мёллера

Храповик Мёллера (по имени американского генетика Германа Мёллера и механического устройства — храповика) — процесс в эволюционной генетике необратимого накопления в геноме популяций, неспособных к половому процессу, вредных мутаций, приводящих к снижению уровня адаптации и вымиранию вида.

Мёллер предложил этот механизм в качестве одной из теорий, объясняющей путь эволюции размножения от бесполых форм к половым. Несмотря на то, что этот механизм был призван объяснить преимущества полового размножения перед бесполым, он не может быть распространен на организмы, которые хоть и размножаются бесполым способом, но в то же время имеют другие формы рекомбинации генетического материала. В то же время этот процесс наблюдается и на участках геномов половых организмов (например в Y-хромосоме млекопитающих), которые не участвуют в рекомбинации.

Объяснение

Иллюстрация исчезновения мутаций (4 вариант) при половом размножении

При бесполом размножении геном организма передается по наследству как неделимый блок. При появлении в геноме некой мутации можно ожидать, что она проявится в и будущих поколениях, т.к. процесс обратной мутации маловероятен. В случае полового размножения (при генетической рекомбинации) геном потомства будет отличаться от родительского. В частности, геном с меньшим числом мутаций может быть получен из родительских геномов с большим числом мутаций. Со временем в генотипе бесполых организмов вредные мутации могут накапливаться. При случайной элиминации особей, содержащих минимальное число вредных мутаций в популяции общевидовой генотип ухудшается. Таким образом, механизм действия Храповика Мёллера противоположен механизму естественного отбора, при котором в генотипе закрепляются только положительные мутации, и определяется генетическим дрейфом мутаций. Генотип бесполых организмов может избавиться от вредных мутаций только путем вырождения особей, несущих эти мутации.

Среди простейших и прокариот существует множество якобы бесполых организмов. Однако в настоящее время показано, что обмен генетической информацией может происходить за счет различных механизмов.

Происхождение термина

Сам термин "Храповик Мёллера" ввел в 1974 году Джо Фельзенштейн англ. Joseph Felsenstein, а статья, описывающая данных механизм, написана Мёллером в 1932 году.

Второй (X-degenerate) участок более древнего происхождения и представляет собой реликт древней аутосомы, от которой произошли половые хромосомы. 16 белок-кодирующих генов, содержащихся в нем, как правило, широко экспрессируются в разных тканях организма, продуцируя изоформы, немного отличающиеся от тех, что кодируются на X-хромосоме. Лишь один SRY-ген (sex-determining region of the Y), отвечающий за запуск каскада специфических для самцов генов, экспрессируется только в семенниках. В связи с большим возрастом данный участок служит моделью для изучения эволюции нерекомбинирующего генома, и на нем виден результат работы упомянутых выше четырех процессов (храповика Меллера, фонового отбора, эффектов Хилла-Робертсона и попутного транспорта). Видимо, на протяжении 300 млн лет Y-хромосома уменьшалась за счет этого участка. Возможно, он деградирует до сих пор, но с сильно замедленным темпом.

См. также

• Мутация
• Размножение
• Эволюция

Литература

• Попадьин К.Ю. Эволюция бесполых линий: эколого-генетические механизмы происхождения и поддержания // Автореф. канд. дисс. М.: 2005