Реферат
"Як ген, хромосома і клітина протидіють середовищі і уникають загибелі"
Відкриття ферментативних функцій РНК
Ще в 1965 р. Річ висловив думку, що до виникнення генетичного коду в його сучасній формі роль примітивної рибосоми грала велика молекула РНК. Її поверхня могла використовуватися для конденсації ланцюга мРНК з більш дрібними молекулами РНК, до яких були приєднані амінокислоти або інші молекули. Згідно Річу, цей примітивний механізм міг функціонувати як первинний конвеєр для збірки поліамінокіслот. Відкриття, що сама РНК має ферментативними властивостями, робить це припущення досить імовірним. Як стверджує Гілберт, в початковий період еволюції клітини білкові ферменти були їй не потрібні. Синтез нової молекули РНК з попередників і РНК-матриці могли каталізувати РНК-ферменти, звані рібозімамі. З самого початку еволюції клітини молекули РНК виконували каталітичні функції, що було необхідно для самозбірки цих молекул з нуклеотидного "бульйону". Просто вони робили це повільніше, ніж білкові ферменти, що з'явилися пізніше і лише значно підвищили швидкість протікання в клітці реакцій.
Полісахариди виконують у клітині функції, що раніше приписувалися генам.
Не слід забувати, що в молекулах ДНК і РНК є сахарофосфатним остов. Отже, вони не могли з'явитися в клітці до того, як утворилися полісахариди. А з цьо го випливає, що ДНК і РНК вже залежать від тієї впорядкованості, яка властива організації з Ахар і їхніх функцій.
Крім того, тепер з'ясовується, що моносахариди здатні, подібно нуклеотидам і амінокислотам, служити кодовими словами молекулярного мови клітини. Специфічність багатьох природних сполук записана в моносахаридам, в яких слова утворюються шляхом варіації типів використовуваних з Ахар, характеру їх зв'язків і точок розгалуження.
1. Чисті полісахариди можуть виступати в ролі антигенів і нести специфічну імунологічну інформацію. Галактоза служить маркером, детерминирующим час життя багатьох сироваткових глікопротеїнів в крові ссавців.
2. Пізнавання клітин забезпечується знаходяться на клітинній поверхні цукрами, які служать рецепторами.
За допомогою багатьох полісахаридів суто хімічним шляхом здійснюється ряд клітинних процесів, які раніше пов'язували з продуктами генів.
Як ДНК протидіє середовищі
Фізико-хімічні процеси, в яких беруть участь макромолекули, вже так жорстко визначені і так міцно пов'язані в циклах взаємодії з іншими макромолекулами, що вплив на них внутрішнього середовища клітини, а тим більше середовища, що оточує клітину або організм в цілому, утруднено.
Що стосується ДНК, то найкращим прикладом служить процес її репарації. Якщо в молекулу ДНК включаються підстави таким чином, що при цьому руйнується її первинна організація, то негайно проявляється чітко виражена каналізація. Молекула здатна до репарації завданої їй пошкодження, причому її первісна структура повністю відновлюється. Так підтримується жорстка хімічна каналізація.
Однак найсуттєвіше полягає в тому, що ДНК не здатна виробляти репарацію сама по собі: за цей процес відповідальна певна група білків. З цього видно, як при зародженні клітинної організації виникли взаємозалежність і тісний зв'язок головних макромолекул один з одним.
Ген є настільки високорозвинену структуру, що він здатний уникати впливів середовища багатьма спо собамі. Завдяки своїй високоспеціалізованої організації він еволюціонує за власними каналами.
1. Зміни генетичного коду не завжди ведуть до змін амінокислотної послідовності того продукту, синтез якого даний ген кодує. Внаслідок вирожденність коду не всяка мутація супроводжується заміною амінокислоти, яка визначається даними триплетом; це буває в тому випадку, коли вихідний і мутантний триплети кодують одну і ту ж амінокислоту. Отже, передача і закріплення мутації цього типу в будь-якому білку визначаються фізико-хімічної організацією ДНК, яка "заморозила" код у виродженій стані.
2. Псевдогени - це гени, що мають такі ж нуклеотидні послідовності, як і нормальні гени, але залишилися з причини незначної молекулярної модифікації мовчали, тобто нефункціонуючими. - PHK .
Прикладом служать гени 5 S - PHK. Псевдогени зустрічаються також у людини, наприклад гени псевдо-дзєта-глобіну і псевдо-бета-глобіну. Псевдогени представляють собою "замасковані" гени, які за певних умов можуть захищати нормальні гени.3. Подібну категорію складають гени, які присутні в генотипі в якості повноцінних функціональних одиниць, але не функціонують внаслідок репресії. До цієї групи належать рибосомні гени, які можуть бути виявлені шляхом гібридизації ДНК-ДНК. Репресія здійснюється на молекулярному рівні.
4. Існують гени, які в нормі мають лише одним специфічним властивістю, але при надходженні сигналу з боку будь-якого компоненту хромосоми можуть змінити свою функцію. Таким чином вони заміщають інші ділянки хромосоми, виконуючи їх функції. Прикладом служать теломери, які можуть прийняти на себе функцію центромер у разі внесення до хромосомний набір гетерохромна ділянки.
5. Всі гени "обманюють відбір" завдяки своїй жорсткої внутрішньої організації та постійним взаємодіям з іншими ділянками ДНК, що регулюють їх функцію, однак деякі гени роблять це більш явним чином. Кроу вивчав один з генів дрозофіли, якому він приписав така дія, оскільки цей ген викликає в мейозі відхилення, що призводять до порушення відносини при розщепленні. Виживання хромосом після мейозу регулюється генетично. , изменяющий отношение 50:50 на отношение 99:1.
Порушення розщеплення викликає якийсь ген S, змінює ставлення 50:50 на ставлення 99:1. находится в хромосоме II, но создает этот эффект лишь при совместном действии с другими генами. Ген S знаходиться в хромосомі II, але створює цей ефект лише при спільній дії з іншими генами. Кроу прийшов до висновку, що цей ген "обманює відбір", оскільки, змінюючи ставлення при розщепленні, він виявляється представленим у більшій кількості, ніж його аллель, локалізований у гомологічною хромосомі. Крім того, Кроу вважає, що взаємодія між трьома генами здійснюється за посередництва хімічної інформації. Отже, диференціальне розщеплення відбувається не в результаті якогось абстрактного відбору на організменному рівні, але визначається організацією і взаємодією генів, під жорстким диктатом фізико-хімічних правил, суворо контролюючих формування генів.6. Бріттен і Кон одними з перших усвідомили нездатність відбору діяти на хромосомному рівні на множинні копії генів. Вони показали, що послідовності ДНК в сотнях тисяч копій включалися в геноми вищих організмів і ставали складовими частинами їх хромосом. Вони були змушені визнати, що: "Динаміка відбору щодо цього набору генів має докорінно змінитися. Внаслідок величезного числа копій їх елімінація може виявитися нездійсненною".
7. У полиплоидов мутації залишаються недоторканними. Поліплоїди виникають в результаті множення всього геному з його повним набором хромосом, що відбувається в один або декілька етапів. Таким чином, поліплоїдії може накопичувати мутації, "неушкоджені" відбором, на що вже вказував Оно. Подальші дослідження ще більше прояснили цю ситуацію. При утворенні полиплоидов нові дуплицировать гени виявляються мовчали, що практично зводить до нуля вплив середовища на ці хромосоми.
8. Може здатися, що в разі унікальних копій ситуація інша. Однак і це не так. Бріттен і Девідсон порівнювали швидкості заміни підстав у генах, що детермінують білки, і в унікальній ДНК, що не бере участь в цьому процесі. Виявилося, що швидкість заміни однакова. Вони прийшли до висновку, що "ці швидкості, можливо, представляють швидкість заміни під час відсутності тиску відбору".
9. Незалежність гена від внутрішньоклітинної і зовнішнього середовища набагато сильніше, ніж можна собі уявити. Ген має здатність оцінювати свою чисельність і регулювати її головним чином за власними правилами. Це проявляється в магніфікаціі генів і в їх ампліфікації. При вивченні магніфікаціі генів у дрозофіли був виявлений локус дикого типу, що складається з 130-300 копій генів, що кодують рРНК. Якщо в результаті мутацій у геномі виявилося менше 130 копій, то у нащадків відновлюється нормальне число генів, що й називають магніфікаціей.
Вивчення ампліфікації в Xenopus також показує, що в ооцитах є механізм, здатний оцінювати і регулювати число генів рРНК. У гетерозиготних мутантів замість очікуваного половинного числа генів рРНК було виявлено нормальне їх число, що досягається завдяки регуляторної діяльності геному.Як хромосома протидіє впливів середовища і уникає загибелі
Хромосома, в основі поведінки якої лежить випадковість, не може уникнути впливу середовища, але організована хромосома здатна до цього з тієї простої причини, що їй не залишається нічого іншого. Коль скоро хромосомі властива впорядкованість, їй внутрішньо притаманні певні правила поведінки. Володіючи такими власними правилами, хромосома, очевидно, повинна лише дотримуватися їх, не піддаючись впливам зовнішніх факторів.
В основі впорядкованості цієї клітинної органели лежить декілька механізмів.
1. Хромосома будувалася відповідно до хімічним принципом самозбірки. Самозбірка неминуча і ієрархічна; вона створила власні канали молекулярної організації, що забезпечують високу ступінь незалежності від середовища.
2. Хромосома - замкнута система. На перший погляд ця риса хромосоми в даному контексті здається несуттєвою, але вона має вирішальне значення для її еволюції. Хромосома - це не просто "нитка генів" або "шматочок ДНК", на обох кінцях її замикають чітко виражені особливі ділянки - теломери і центромери. Зазвичай хромосома закінчується на обох кінцях уніполярними теломерами, але у телоцентріческіх хромосом на одному кінці цю функцію несе центромера. Без теломер хромосома гине. Хромосома є компартмент, а тому вона здатна сама створювати свою організацію. У хромосомі бактерій немає високорозвинених теломер, що є в хромосомах еукаріот. Вона дозволила проблему простіше - за допомогою кільцеподібної форми. Кільце - це також замкнута система, що полегшує розвиток внутрішньої організації.
3. Хромосома має цілий арсенал засобів, що дозволяють їй слідувати власними правилами і уникати будь-яких зазіхань на свою цілісність, але в той же час вона здатна змінювати свою структуру і функцію впорядкованим чином. Цей процес спрямовується виключно фізико-хімічними принципами, за якими створювалася її первісна структура. До таких засобів відносяться: 1) перебудови, направляючі мутаційний процес так, що допускається виникнення тільки даного фенотипу, 2) ефекти положення, що змінюють молекулярні функції генів; 3) наявність нуклеотидних послідовностей, здатних змінювати функцію і заміщати інші ділянки ДНК, беручи на себе їх функції; прикладом служать центромери, здатні брати на себе функцію теломер у телоцентріческіх хромосомах; 4) наявність транспозонов, що дають можливість хромосомі вводити ділянки в певні сайти. Разом з епісома бактерій вони дозволяють вносити впорядкованість в мутації і перебудови.
Хромосомне поле виявляє сувору впорядкованість в центромери-тіломірна ділянці
В даний час все ще переважає думка, що в мутаційному процесі та в організації хромосом головну роль грає випадковість. Випадковість - найпростіша і найзручніша концепція, оскільки вона дозволяє відразу пояснити всі явища, які з суворих фізико-хімічних позицій все ще далеко не ясні.
Недавні молекулярно-біологічні дослідження привернули увагу до впорядкованим процесам побудови генів і хромосомних перебудов у еукаріотів. Крім того, з'являються підстави вважати, що мутаційний процес може направлятися шляхом регуляції фізико-хімічних подій, що відбуваються в ДНК.
Однак еукаріотична хромосома з її гігантськими розмірами все ще залишається далеко не вивченою на молекулярному рівні як цілісна структура, тобто як цілком певна і строго обмежена одиниця. Тому більшість генетиків продовжують розглядати її як якусь випадкову конструкцію.
Ще в 1950-х роках були отримані дані, що вказують на жорсткість структури еукаріотичної хромосоми. Ця структура сформувалася у вигляді градієнтів хромомеров, які у більш ніж 70 видів починаються у центромери. Вони зберігають свою організацію незалежно від варіацій довжини хромосом. Це призвело до створення концепції хромосомного поля, за якою між різними ділянками однієї хромосоми існують певні взаємовідносини, детермініруемие головним чином розташуванням центромер і теломер. У той час відомостей про локалізацію генів було мало, не було і молекулярно-біологічних методів, які можна було б використовувати для перевірки такої концепції. Однак структурні дані настільки переконливо свідчили на користь жорсткою і впорядкованої організації, що були зроблені наступні передбачення: 1) гени розташовуються в центромери-тіломірна полі невипадковим чином, 2) кожен структурний ген і кожна послідовність ДНК прагнуть зайняти в цьому полі оптимальне місце; 3) існує ієрархія хромосомних ділянок та взаємодія між ними, мають вплив на їх функцію, 4) перебудови відбуваються випадковим чином, але дотримуються правил, які зберігають загальну структуру поля. За останні роки були зібрані дані, які підтвердили справедливість цих пророкувань: 1) у більш ніж 700 видів, від водоростей до людини, була встановлена локалізація генів рРНК, які розташовані в теломерах, причому це розташування настільки регулярно, що його можна описати лінійним рівнянням, 2 ) велика частина інших послідовностей ДНК, які можуть бути розпізнані у великого числа видів, займає певне положення в межах поля, тобто деякі розташовуються поблизу теломер, інші поблизу центромер, а треті - в медіальних областях плечей; 3) цитогенетичні дослідження на молекулярному рівні, проведені поруч авторів, показали, що місце розташування даної послідовності ДНК має вирішальне значення для визначення її функції.
Зміна положення впливає як на реплікацію, так і на транскрипцію ДНК.
В одному з досліджень були вивчені на молекулярному рівні послідовності ДНК, які беруть участь в найбільш різко виражених хромосомних перебудовах серед усіх, відомих у вищих ссавців. Об'єктом для цього дослідження були обрані олені, так як вони відрізняються найбільш сильною мінливістю за кількістю хромосом: у самки мунтжак 2п = 6, а у самця 2п = 7; у північного оленя 2я = 70.
Послідовність ДНК оленя, що складається з 990 пар основ, гібрідізовалі по Саузерн із сумарною ядерної ДНК мунтжак.
Потім з клітин благородного оленя (Cervus , 2я = 68) выделили последовательность из 770 пар оснований. elaphus, 2я = 68) виділили послідовність з 770 пар основ. , а также гибридизовали in Цю послідовність клонували і гібрідізовалі по Саузерн із сумарною ядерної ДНК інших видів Cervidae, а також гібрідізовалі in с метафазными хромосомами М. muntjak situ з метафазних хромосомами М. muntjak . Это позволило установить, распределяется ли данная последовательность ДНК в условиях сильнейшей перестройки хромосом, произошедшей у С. elaphus , случайным образом или же она продолжает занимать свое положение в соответствии с хромосомным полем. і С. elaphus. Це дозволило встановити, розподіляється дана послідовність ДНК в умовах найсильнішої перебудови хромосом, що сталася у С. elaphus, випадковим чином або ж вона продовжує займати своє положення відповідно до хромосомним полем., так и у М. muntjak .
Виявилося, що клонована послідовність ДНК займає попереднє положення в ділянці близько центромер як у С. elaphus, так і в М. muntjak. Крім того, гени рРНК і центромери також залишалися на колишніх місцях, незважаючи на сильну хромосомну перебудову. Результати цих експериментів підтверджують передбачення теорії хромосомного поля, згідно з якими кожна послідовність займає оптимальне положення в центромери-тіломірна поле і прагне зайняти це становище після хромосомної перебудови.Концепція хромосомного поля перетворилася на теорію, тому що з плином часу вона дозволила зробити ряд прогнозів, підтверджених при експериментальній перевірці.
У світлі представлених тут даних немає підстав вважати, що будь-яка послідовність ДНК повинна завжди займати строго певне положення в межах поля при перенесенні з однієї хромосоми в іншу. Відома свобода переміщення необхідна, інакше еволюція була б неможлива. Теорія не допускає лише випадковою перебудови послідовностей ДНК. Більш того, вона підкреслює, що поведінка цих послідовностей слід законам, що діють на молекулярному рівні, які зобов'язують їх завжди займати мунтжак в метафазі мітозу. 322, осуществляли никтрансляцию в присутствии трития и гибридизовали
in ДНК хромосомного диска благородного оленя, що містить 770 пар основ, клонували в плазміді pBR 322, здійснювали ніктрансляцію у присутності тритію і гібрідізовалі in с хромосомами мунтжака. А. Клетка в метафазе; видно накопление метки в областях плечей Х-хромосомы вблизи центромеры. Б. Кариотипы трех клеток, в которых видно значительное накопление метки в участках Х-хромосомы вблизи центромеры и слабое накопление в тех же участках хромосомы I. В. Пять Х-хромосом, на которых видно, что метка накапливается не в центромере, а в участках плечей по обе стороны от нее. situ з хромосомами мунтжак. А. Клітка в метафазі; видно накопичення мітки в областях плечей Х-хромосоми поблизу центромери. Б. Каріотип трьох клітин, в яких видно значне накопичення мітки в ділянках Х-хромосоми поблизу центромери і слабке накопичення в тих же ділянках хромосоми I. В. П'ять Х-хромосом, на яких видно, що мітка накопичується не в Центромера, а в ділянках плечей по обидві сторони від неї.
Рис. 1. Сім хромосом
Рис. 2. 68 хромосом самця благородного оленя в метафазі мітозу
центромеры терминальные; только в двух крупных аутосомах они медиальные. А. Клетка, в которой у большинства хромосом метка накопилась вблизи центромеры. Б. Кариотип из другой клетки: 64 телоцентрические хромосомы расположены в зависимости от их длины и у всех у них метка сконцентрирована вблизи центромеры единственного плеча. Використана та ж проба ДНК, мічених тритієм, що і в попередньому експерименті-У 64 аутосомах і в хромосомах X і Y центромери термінальні, тільки в двох великих аутосомах вони медіальні. А. Клітинка, в якій у більшості хромосом мітка накопичилася поблизу центромери. Б . Каріотип з іншої клітини: 64 телоцентріческіе хромосоми розташовані залежно від їх довжини і у всіх у них мітка сконцентрована поблизу центромери єдиного плеча. -хромосоме ее можно видеть вблизи центромеры. У двох великих метацентріческая хромосомах в кінці нижнього ряду мітка відсутня; в Х-хромосомі - найбільшої в наборі - мітка також відсутній, а в Y-хромосомі її можна бачити зблизька центромери.
Таблиця 2. Експериментальні дані, отримані на різних видах оленів і показують сувору впорядкованість хромосомних перебудов. Клоновані послідовності ДНК, центромери і гени рРНК, незважаючи на сильні хромосомні перебудови, зберігають своє місце розташування в хромосомах, як і передбачає теорія хромосомного поля
Послідовності ДНК | Розташування при великому числі хромосом | Метод | Розташування при невеликому "числі хромосом Тип розподілу |
Клонована послідовність ДНК з 770 пар основ Центромери Гени рРНК | Cervus elaphus У проксимальних ділянках плечей поблизу центромер у 65 хромосом Muntiacus reevesi На одному кінці у всіх 46 хромосом Cervus . elaphus. У чотирьох великих хромосомах організатори ядерця розташовуються поблизу теломер | Гібридизація за Са-узерну та гібридизація in situ Центромероспеціфічная сироватка Проба з флуоресцентною міткою Гібридизація in с РНК и окраска серебром situ з РНК та фарбування сріблом | Muntiacus muntjak У проксимальних ділянках кі в проксимальних плечей поблизу центромер ділянках плечей в хромосомах X і I зи центромери Muntiacus muntjak Разом з іншими центроніруются і зберігають заходами утворюють ряди в своє місце розташування вигляді лінійно розташованих намистин, складових гігантські центромери у всіх хромосомах Muntiacus . muntjak. Одна група рибосом- У хромосомі I організаторних генів залишається ядерця |
Рис. 3. Схема, в якій підсумовані дані, що свідчать про жорстку впорядкованості хромосомних перебудов
Послідовності ДНК, центромери і гени, що кодують рРНК, при клонуванні, незважаючи на корінні хромосомні перебудови, зберігають своє місце розташування у хромосомі, що відповідає прогнозам теорії хромосомного поля. Для простоти на схемі представлені тільки по чотири з 68 хромосом Cervus elaphus і 46 хромосом Muntiacus . По этой же причине изображены лишь некоторые из хромосом М. muntjak . Объяснения см. табл. reevesl. З цієї ж причини зображені лише деякі з хромосом М. muntjak. Пояснення див. табл. 2. Стрілки показують, що перебудови можуть відбуватися в обох напрямках, тобто як від високого числа хромосом до низького, так і у зворотний бік.
Отримані за останній час молекулярні дані про будову генів у вищих організмів не підтверджують уявлення про хаотичності хромосом, а вказують на сувору впорядкованість в будові генів.
У еукаріотів більшість генів складається з нетранскрібіруемих ділянок ДНК, розділених ділянками, що транскрибуються і транслюються. Число нітронів може досягати 16, як, наприклад, у курячого гена, що кодує білок овотрансферрін мРНК утворюється шляхом сплайсингу РНК з екзонів. Процес з'єднання ділянок РНК, що походять з відокремлених екзонів, відрізняється вираженою впорядкованістю. При складанні вони з'єднуються відповідними кінцями і в потрібній послідовності.
Переривчастий ген являє собою окремий випадок хромосомного поля. Перший виявляє впорядкованість в межах гена, а друге - в межах хромосоми.
Хромосома підтримує сталість, вводить нововведення і виробляє розвідку, користуючись власними засобами.
Хромосомі не потрібен відбір для того, щоб підтримувати сталість, вводити нововведення або виробляти розвідку. Вона містить у собі всі механізми, необхідні для здійснення цих трьох процесів. Підтримка сталості та введення нововведень - функції антагоністичні, але у світі молекул можна знайти безліч прикладів антагонізму. Один з них - антагонізм чи інгібування гормонів, як у випадку взаємно протилежних і інгібуючих дій андрогенів та естрогенів.
Підтримка сталості досягається шляхом збереження генних послідовностей. У цьому бере участь кілька механізмів: 1) репарація ДНК, що складається в заміні тих підстав, які неправильно включилися або модифікувалися; 2) корекція, здійснювана ДНК-полімеразою, що вирізує ділянки ДНК, непридатні для реплікації; 3) елімінація цілих хромосомних ділянок, цілих хромосом і цілих хромосомних наборів. Така елімінація - впорядкований процес, якому передують маркування та впізнавання на молекулярному рівні.
Введення нововведень, або створення нових генних послідовностей, добре встановлено на молекулярному рівні. Ген імуноглобуліну створений хромосомою з використанням тривіальних молекулярних механізмів. Дві послідовності ДНК, які в клітинах зародкової лінії мишей безпосередньо не функціонували, тобто НЕ транскрибували РНК, а тому не могли розглядатися як структурні гени, об'єднуються за допомогою перебудов в соматичних тканинах, в результаті чого вони стають активними і утворюють ген імуноглобуліну. Надмірність і ампліфікація також представляють собою процеси, що ведуть до нововведень. Вони не тільки збільшують число копій генів, але і породжують нові взаємодії між існуючими генами, модифікуючи їх активність.
Розвідка полягає у перекладі генетичних шляхів на нові функціональні напрями. По суті хромосоми постійно досліджують можливості нових рішень. ДНК можна розщеплювати і возз'єднати. Це чудова властивість лежить в основі всіх хромосомних перебудов, що виражаються в таких дивних формах, як транслокації, інверсії, дуплікації і розподілі. Вони не здаються нам дивними лише тому, що відбуваються так часто в окремих хромосомах і між ними. Нові функції, які набувають гени в результаті деяких з цих перебудов, призводять до утворення нових функціональних напрямів. Важливо відзначити, що хромосома здійснює все це в межах власних кордонів і за допомогою власних молекулярних механізмів. Для цього їй необхідно лише залишатися в клітці, з якої вона черпає необхідні молекули.
Як клітка протидіє середовищі і уникає загибелі
Плазміди - це примітивні хромосоми, що ведуть себе як незалежні одиниці. Вони мають власну систему реплікації і містять власні гени.
Передаючись з допомогою кон'югації від однієї бактеріальної клітини іншої, плазміди уникають впливу середовища. Плазміда може містити гени, що дозволяють клітині-реципієнту вижити за рахунок клітини-донора. Як пише Новік, "у плазмід в процесі еволюції виробилася здатність виживати незалежно від долі їх виду-господаря - щось зовсім немислиме в рамках еволюції шляхом природного відбору для елемента, який був просто компонентом генома окремого організму". Клітина гине, але хромосомі, виживання якої мало б цілком залежати від її існування в клітці, вдається вижити.
У плазмід спостерігається й інша властивість, яке дає можливість бактеріальної клітці вижити. Їх гени влаштовані таким чином, що вони забезпечують як генетичну стабільність, так і генетичну пластичність. Віруси з працею здобувають нові гени, але плазміди роблять це, зберігаючи механізми, що регулюють їх реплікацію. Здатність плазмід набувати нові гени і перерозподіляти старі дозволяє бактеріальної клітці долати багато важких фізіологічні ситуації. Ця здатність до оновлення - прямий продукт їх молекулярної будови.
Додаткові, або В-хромосоми вищих організмів, наявні у сотень видів рослин і тварин, забезпечують виживання еукаріотичної клітини приблизно таким же чином, як це роблять плазміди в разі бактеріальної клітини. У додаткових хромосом є власні механізми збільшення чисельності, такі як нерасхожденіе, і власні генетичні ефекти, які посилюють рекомбінацію, що пригнічують кон'югацію, що впливають на частоту утворення хіазм і ведучі до елімінації хромосом. Завдяки цим ефектам вони служать джерелом генетичних нововведень. Вони дають можливість еукаріотичної клітці справлятися з умовами нових середовищ, не змінюючи свого основного набору хромосом, тобто нормального їх комплементу, подібно до того, як бактеріальна клітина використовує свої плазміди, залишаючи власну хромосому відносно незмінною.
У еукаріотичної клітини є інші способи протистояти середовищі. Ампліфікація генів була спочатку виявлена і широко вивчалася в ооцитах цвіркуна Acheta . і амфібії Xenopus. Створення більш тонких методів дозволило виявити це явище в соматичних клітинах, вирощуваних в стресових умовах. Ці генні ампліфікації спостерігаються відносно часто в клітинах ссавців, вирощуваних в культурі, і зачіпають багато генів, зокрема гени дигідрофолатредуктази, металлотіонеінов, глутамінсінтетази, орнітіндекарбоксілази та інших. Прикладом служать клітини легкого китайського хом'ячка, які вирощували в середовищі, що містила хлорид кадмію та опухолеродние речовини. Кількість генів металлотіонеінов збільшилася в цих клітинах у п'ять разів, підвищилося і зміст мРНК. Клітини уникають дії несприятливих умов, створюваних хімічними чинниками, змінюючи число генів і кількість мРНК для багатьох послідовностей ДНК.