Bestimmte Prokaryoten sind Polyploide. Beispielsweise hat Thermus thermophilus etwa fünf Kopien seines Genoms ( http://jb.asm.org/content/192/20/5499.full ). Ein extremes Polyploides, Epulopiscium fishelsoni , hat Zehntausende von Kopien seines Genoms ( http://www.pnas.org/content/105/18/6730.full ). (Einige Eukaryoten sind auch polyploid.)
Da sich jede Kopie separat repliziert, scheint es wahrscheinlich, dass spontane Mutationen auftreten und im Laufe der Zeit ein solcher Organismus zu einem Hybrid aus vielen unterschiedlichen Genomen wird, die in einer einzigen Zelle koexistieren. Dies scheint ein idealer Ort zu sein, an dem selbstsüchtige Kopien entstehen (wenn auch vielleicht nicht mehr als jeder andere Organismus - ich glaube, ich habe gelesen, dass sogar Prokaryoten anfällig für Plasmidparasiten sind).
Also passiert das? Wenn nein, warum nicht? Gibt es einen Kopierkontrollmechanismus (einige Extremophile scheinen einen DNA-Reparaturmechanismus zu haben) oder einen Mechanismus, der die Reproduktion durch Genome hemmt, die (irgendwie) dafür bestimmt sind, nicht zum Gesamtstoffwechsel der Zelle beizutragen?
Kurz gesagt, haploid oder polyploid zu sein sollte Sie nicht vor egoistischen genetischen Elementen (SGES) schützen.
Fast alle Eukaryoten sind polyploid. Pflanzen sind das oft zitierte Beispiel. Weizen ist, glaube ich, zum Beispiel hexaploid. Polyploide Bakterien sind typischerweise die Ausnahmen (wenn wir Ploidie als das gesamte Genom betrachten). Aber selbst bei wirklich haploiden Bakterien wird das Genom in jeder gegebenen Zelle normalerweise aktiv repliziert, sodass einige der Gene tatsächlich mehr als einmal vorhanden sind.
Unabhängig davon ist die Replikation und Reparatur ein enorm gut kontrollierter und regulierter Prozess: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1479556/
SGEs können je nach Ihrer Definition viele Formen annehmen und sind, soweit wir das beurteilen können, in der Natur allgegenwärtig. Plasmide, die Suchtfaktoren, Insertionselemente, Transposons, Prophagen usw. beherbergen, sind alle technisch gesehen SGEs. Siehe hier für eine Rezension: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21227262
Ich kann direkt keine Literatur über SGEs bei Polyploidie finden, aber es ist gut dokumentiert, dass Bakterien eine beträchtliche Menge an egoistischer DNA beherbergen - es scheint wahrscheinlich, dass dies bei Polyploidie genauso, wenn nicht schlimmer sein wird. Der Plasmidnachweis ist ein schwieriger rechnerischer und experimenteller Prozess ( http://bioinformatics.oxfordjournals.org/content/early/2016/11/18/bioinformatics.btw651.full ), aber eines der Kennzeichen von Plasmidsequenzen sind typischerweise Suchtfaktoren (a Gen, das die Wirtszelle zum Überleben aufrechterhalten muss - normalerweise ein Antitoxin, um ein Toxin zu neutralisieren, das auf einem anderen DNA-Molekül vorhanden ist) sowie Phagengene.
Um ein paar Dinge speziell anzusprechen:
Da sich jede Kopie separat repliziert, scheint es wahrscheinlich, dass im Laufe der Zeit spontane Mutationen auftreten würden
Dies ist in gewisser Weise wahr, es gibt immer geringfügige Variationen in einer Population (andernfalls würde die Evolution nicht funktionieren!). Manchmal werden Sie feststellen, dass dies auch in einer einzelnen Zelle der Fall ist - aber seltener. Alle Zellen, die wir bisher gefunden haben, verfügen über DNA-Replikations- und Reparaturmechanismen - https://en.wikipedia.org/wiki/DNA_repair . Die Häufigkeit von Mutationen im Genom ist jedoch nicht direkt mit der Menge an egoistischen Elementen verbunden, was Ihren zweiten Punkt umstritten macht:
Dies scheint ein idealer Ort für egoistische Kopien zu sein
Ich stimme der Prämisse zu, dass Polyploidie wahrscheinlich mehr SGEs einlädt (ich denke hier wirklich speziell an IS-Elemente und Transposons), aber nicht wegen Mutation - sondern nur weil mehr DNA-Moleküle und Stellen vorhanden sind, in die diese Elemente eingebaut werden können.
Joe Healey
Remi.b
Jim Davis