Меѓународен тим предводен од Универзитетот во Женева (UNIGE), заедно со EPFL, Collège de France и универзитетите Харвард и Чикаго, дојде до изненадувачки одговор на едно од најстарите научни прашања: потеклото на човечките прсти. Наместо да се развијат директно од перките, прстите можеби произлегле од повторна употреба на древна геномска област, која кај рибите била активна во формирањето на клоаката, а не на перките.
Истражувањето, објавено во списанието Nature, открива важна еволутивна стратегија – рециклирање на веќе постоечки механизми, наместо создавање на целосно нови.
Од вода кон копно
Пред околу 380 милиони години, нашите рибни предци започнале да ја освојуваат сувата земја. Тие еволуирале во различни видови ’рбетници со бели дробови, екстремитети, стапала и раце. Но, прашањето како точно настанале овие делови на телото – дали од перките или како целосно нови структури – долго време остана отворено.
Научниците ја анализирале не само генетската активација на прстите, туку и „регулаторните предели“ – големи некодирачки делови од геномот што го контролираат изразувањето на гените. Со споредба на геномите на глувци и риби, тие откриле заеднички регулаторен предел кој кај глувците е поврзан со развојот на прстите.
Кога со CRISPR/Cas9 технологија го отстраниле овој регион кај рибите, научниците забележале губење на генска активност во клоаката, но не и во перките.
„Заедничката особина на клоаката и прстите е што и двете се терминални делови. Понекогаш тоа е крајот на цевките од дигестивниот систем, а понекогаш крајот на рацете и нозете – прстите. Затоа и двете го означуваат крајот на нешто,“ објаснува Аурели Хинтерман, поранешна докторандка на UNIGE, а сега постдокторанд во САД.
Еволутивно рециклирање
Регулаторните предели кои се во игра ги активираат т.н. Hox-гени – „архитектонски гени“ што ја одредуваат организацијата на телото и позицијата на органите.
„Фактот дека овие гени се вклучени е впечатлив пример за тоа како еволуцијата иновира – рециклирајќи го старото за да создаде ново,“ вели Денис Дубул, почесен професор на UNIGE и иницијатор на студијата. „Наместо да се изгради нов регулаторен систем за прстите, природата го пренаменила постојниот механизам, кој првично бил активен во клоаката.“
Научниците заклучуваат дека не еволуираат само гените што директно создаваат органи и ткива, туку и нивната регулаторна архитектура. Понекогаш, цели региони од геномот се рециклираат во сосема нов морфолошки контекст – како што е случајот со врската меѓу клоаката и прстите.
Редакција Фронтлајн
