Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Биологи пролили свет на прошлое древних генов, отвечающих за симметрию тела

Учёные выяснили, какую роль могли играть гены, сегодня отвечающие за симметричное строение наших тел, ещё до того, как разделились эволюционные линии человека и медузы.

Биологи пролили свет на прошлое древних генов, отвечающих за симметрию тела

Достижение описано в научной статье, опубликованной в журнале Science группой во главе с Мэттью Гибсоном (Matthew Gibson) из Института медицинских исследований Стоуэрса в США.



Без сомнения, каждый хоть раз замечал, что у него парные глаза, уши, ноздри, руки, молочные железы и ноги. Кроме того, левая половина, скажем, рта или живота удивительно напоминает его же правую половину. Тело человека сильно меняется при движении сверху вниз (голову трудновато спутать с тазом), но каждый раз левая сторона оказывается зеркальным отражением правой.

Как говорят учёные, человеческое тело обладает зеркальной симметрией относительно оси, проходящей вдоль тела. Люди далеко не одиноки в этом отношении. Так же обстоит дело, скажем, с мухами, у которых напротив левого крыла расположено такое же правое, а не нога и не глаз.

Всех таких зеркально-симметричных животных биологи объединяют в группу билатериев. Она удивительно разнообразна: в неё попадают, например, все позвоночные, все членистоногие и все черви, то есть человек соседствует с тараканами и аскаридами. Тем не менее специалисты уверены, что все они произошли от одного первого билатерия. Тому есть огромное количество морфологических, палеонтологических, генетических и других доказательств.

В частности, у всех исследованных на этот счёт билатериев за зеркальную симметрию тела отвечают так называемые Hox-гены. Они включаются в ранние периоды эмбрионального развития. От Hox-генов не зависит количество сегментов, на которые разделено тело, или, скажем, число конечностей. Их функция в том, чтобы каждый из этих сегментов обладал симметрией: напротив руки находилась рука, а напротив глаза глаз. Когда подопытным мухам отключали эти гены, появлялись поразительные мутанты с крылом вместо ноги или ногой вместо усика.

Однако Hox-гены были найдены не только у билатериев. Они также обнаруживаются у представителей типа стрекающих (Cnidaria). К последним относятся, например, медузы и коралловые полипы.

Биологи пролили свет на прошлое древних генов, отвечающих за симметрию тела

Стрекающие относятся к радиально-симметричным животным. Подобные существа ещё более симметричны, чем билатерии. У последних, по крайней мере, можно различить анфас и профиль, то есть при повороте тела вокруг оси симметрии его вид меняется. Радиально-симметричные существа одинаковы при взгляде на них с любой стороны, как цилиндр или конус. Если кто-то в ваше отсутствие повернёт вашу любимую медузу вдоль её продольной оси на любое количество градусов, это будет трудновато заметить.

Чем же "заняты" Hox-гены у таких животных? Поиском ответа и занялась команда Гибсона. В качестве подопытного животного учёные взяли морской анемон (sea anemone) Nematostella vectensis.

"У нас никогда не было функциональных свидетельств того, откуда возник код Hox и как он мог контролировать развитие [эмбриона] до появления билатериев, – объясняет Гибсон. – Изучая функции Hox-генов в морском анемоне, мы можем начать понимать возможную роль этих генов у нашего древнего общего предка, жившего около 600 миллионов лет назад".

Биологи отключили у животного Hox-гены Anthox1a, Anthrox8, Anthrox6a и Gbx. Для большей надёжности эта манипуляция выполнялась двумя способами. В одних опытах блокировался синтез соответствующих белков путём введения в РНК шпилек. В других ген просто удалялся посредством технологии редактирования CRISPR/Cas9.

В результате появились примечательные мутации. У некоторых животных развилось только по два или три щупальца, тогда как в норме их четыре. Некоторые щупальца были увеличены в размере. Иногда два щупальца оказывались частично сросшимися, а порой наоборот, одно было раздвоено. Это тем более удивительно, что у билатериев, как уже было упомянуто, Hox-гены не регулируют количество конечностей.

Исследователи сделали вывод, что у общего предка билатериев и радиально-симметричных животных Hox-гены отвечали не только за симметрию сегментов, но и за их количество. Последняя функция была утрачена у билатериев, но сохранялась в течение всей эволюционной истории N. vectensis.

Теперь авторы собираются провести эксперименты над другими стрекающими, чтобы выяснить, у всех ли представителей этого типа Hox-гены играют такую же роль, как у исследованного морского анемона.

К слову, ранее мы писали о том, как были опровергнуты представления о "монополии" билатериев на центральную нервную систему.

Автор: Анатолий Глянцев





Ссылка на источник

Tags: биология, генетика, гены, физиология, эволюция
Subscribe

Posts from This Journal “генетика” Tag

promo nemihail 18:00, вчера 44
Buy for 30 tokens
Да, я вляпался в новую стройку, но сперва мы демонтировали всё, что вы видите на этой фотографии. Нужно конечно понимать, что когда мы это строили, знали что уже совсем скоро все это снесем. Если кто забыл, то это проект большого черного дома. Дом мы закончили несколько лет назад, но…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments