У рису знайшли гени, які явно з'явилися без допомоги інших генів.
Вважається, що гени в еволюції виникають переважно з інших генів. Наприклад, коли клітина ділиться, вона обов'язково робить копію власної ДНК. Молекулярна машина, яка займається копіюванням ДНК, може двічі скопіювати якусь ділянку старої ДНК в нову ДНК, в результаті одна або навіть дві дочірні клітини можуть отримати додаткову копії якогось гена. Одна з його копій буде займатися тим же, чим і завжди, а друга стане еволюційним полігоном - в ній можуть накопичуватися мутації, що змінюють функції гена. Він, звичайно, може або зіпсуватися, але може, навпаки, почати виконувати якусь нову роботу в клітці.
Інший варіант - коли два гени обмінюються своїми фрагментами. Це називається рекомбінацією - процес досить складний з молекулярної точки зору, але, так чи інакше, перед нами з'являються нові гени, змонтовані з інших генів. І для першого, і для другого варіанту можна знайти багато прикладів у геномах живих істот. Але як щодо появи гена, так би мовити, з нуля, без допомоги генів-попередників? Ген в такому випадку повинен з'явитися з якоїсь послідовності генетичних букв в ДНК, яка раніше була безглуздою, а потім раптом знайшла сенс.
У геномах тварин, рослин, грибів тощо в достатку зустрічаються такі шматки, які нічого не кодують, ні білків, ні службових молекул РНК, і які не полягають в собі ніяких регуляторних елементів, які б впливали на активність інших генів; власне, у багатьох видів безглузда ДНК становить більшу частину геному. У таких послідовностях теж накопичуються мутації, і можна уявити, що мутації можуть перетворити подібну послідовність на справжній ген, який кодує якийсь білок. Що для цього потрібно?
По-перше, необхідно, щоб на послідовність звернули увагу ферменти транскрипції, які копіюють генетичну інформацію з ДНК в РНК - тому що білок-синтезуючі машини можуть працювати тільки з РНК. Отже, в послідовності, яка хоче перетворитися на ген, повинні з'явитися сигнали для транскрипції. По-друге, в ній повинні з'явитися сигнали для трансляції, тобто для синтезу білка: РНК повинна якось приманити до себе білки і молекулярні комплекси, що виконують трансляцію.
Нарешті, новонароджений ген не повинен кодувати нічого неприємного: той білок, який білок-синтезуючі машини зроблять на РНК, повинен як мінімум не заважати іншим білкам та іншим біомолекулам виконувати свою роботу. Але взагалі білку добре б мати якусь корисну функцію - тому що якщо її не буде, якщо білок і його ген виявляться марними, то ген досить швидко знешкодиться. Тобто якщо це буде ознака, яка ніяк не змінює шанси вижити і залишити потомство, то в гені накопичаться мутації, які його просто відключать, а вид в цілому вимикання гена ніяк не відчує. (Якщо ж це буде взагалі щось шкідливе, то завдяки відбору такий ген зникне ще швидше.)
Щоб знайти такі «незалежні» гени, потрібно порівняти кілька дуже ретельно прочитаних геномів близьких еволюційних родичів. Якщо ми хочемо переконатися в тому чи іншому походженні гена, потрібно простежити його генеалогію у близькородинних видів, і в разі генів з передбачуваним походженням цю генеалогію потрібно відновлювати особливо ретельно. Часто виявлялося, що у генів, які виникли ніби самі по собі, насправді були попередники, просто деякі ланки їх розвитку згодом випали в ході еволюції. Тому часто кажуть, що гени, що виникли самі по собі, з'явилися дуже, дуже давно, і з якогось моменту нові гени стали з'являтися так, як ми говорили на початку.
Але ось дослідники з Чиказького університету, Арізонського університету та геномного центру BGI в Шеньчжені опублікували в Nature Ecology and Evolution статтю, в якій описують справжні «незалежні» гени у 11 близькородинних видів рису. Таких генів нарахували як мінімум 175, і їх знайшли, не тільки порівнюючи геноми (тобто послідовності ДНК різних видів) - на цих генах синтезувалася РНК, і більше половини генів давали якісь білки. Якщо врахувати, що загальна кількість генів у різних видах рису перевищує 35 000, то число «незалежних» генів здається невеликим. З іншого боку, ті види рису, чиї геноми аналізували, з еволюційної точки зору зовсім молоді, їм всього 3-4 млн років. Тобто їхні гени, що з'явилися «з нуля», з'явилися зовсім не в незапам'ятні часи, а дуже недавно.
З іншого боку, поки невідомо, що роблять ті білки, які закодовані в цих рисових генах. Автори роботи кажуть, що збираються досліджувати їх найближчим часом, але одночасно відзначають, що більшість «незалежних» генів поки ще не дуже відчули тиск відбору. Ті мутації, які в них відбуваються, з тих чи інших причин не впливають (або не дуже сильно впливають) на шанси рослини вижити і залишити потомство; можливо, якийсь еволюційний вердикт їм ще належить в майбутньому.