Текст уведомления здесь

Плата за мозг

Генетики выяснили, как способность к регенерации исчезла в ходе эволюции

Ученые из Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН обнаружили ген, регулирующий отрастание отрезанных плавников у рыб. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Scientific Reports.
Добавить в закладки
Комментарии
Набор генов у животных – от низших до высших – почти один и тот же. Геном человека, например, отличается от генома шимпанзе всего одним процентом генов. В настоящее время общепризнанно, что большинство видимых эволюционных изменений являются результатом мутаций не в тех областях генов, которые кодируют белки, а в их регуляторных участках, указывающих на то, когда и где данный ген должен работать или быть «выключен».

«Мы предположили, что в редких случаях крупные эволюционные изменения, в частности потеря способности к регенерации или возникновение новых структур, могут быть связаны не только с изменением регуляторных элементов, но и с полной потерей или приобретением каких-то ключевых генов», - пояснил Андрей Зарайский, руководитель лаборатории молекулярных основ эмбриогенеза ИБХ РАН.

В 2013 году Андрей Зарайский и его коллеги нашли один из таких генов - Ag1. Как показали ученые, этот ген дает амфибиям возможность отращивать заново отрезанные лапы и хвосты. В то же время у птиц и млекопитающих, которые почти не способны к регенерации конечностей, этого гена нет. Это позволило ученым предположить, что способность к регенерации исчезла у животных в процессе эволюции с утратой этого гена.

Новая статья научной группы посвящена анализу регенерации у рыбок данио (Danio rerio). Известно, что у них хорошо отрастают отрезанные плавники, которые являются органами, сопоставимыми с конечностям амфибий и человека. Как показали эксперименты, в процессе регенерации плавников у рыб задействован тот же ген Ag1, что и у земноводных.

«Мы предполагаем, что могут быть и еще какие-то гены, которые вот так же исчезли в ходе эволюции, и этим объясняется наша неспособность к регенерации», - объяснил Андрей Зарайский.

Полное исчезновение, а также приобретение новых генов является очень редким событием и происходит, как и все другие генетические изменения, из-за случайных мутаций. Такие изменения могут быть связаны не только с потерей каких-то важных функций, но и одновременно с приобретением новых.

«Мутации идут все время, и случайно может оказаться, что такое выпадение, допустим, снимает какие-то "барьеры" в механизмах эмбриогенеза, "запрещающие" преобразование старых и развитие новых структур. Вот этот ген, Ag1, который анализируется в статье, он еще задействован у низших позвоночных в развитии мозга. Собственно, поэтому мы его и нашли, мы занимаемся, вообще-то, развитием мозга и связанными с этим генами.

Мы обнаружили, что у низших позвоночных этот ген выполняет важную функцию в развитии мозга, однако у высших он исчез. При этом у высших позвоночных передняя часть головного мозга развита намного сильнее, чем у низших. Мы предполагаем, что, возможно, выпадение этого гена привело к тому, что оказался снят какой-то "барьер", тормозящий дальнейшую эволюцию мозга. Вместе с тем исчезновение гена Ag1 привело к снижению регенерационных потенций. То есть произошла своеобразный "обмен": за ускоренную эволюцию мозга пришлось "заплатить" потерей способности восстанавливать утраченные конечности. Но, раз мы с вами сейчас беседуем, видимо, такой "обмен" оказался для нашего вида полезным! Конечно, это пока только наше предположение, но мы ведем исследования в этом направлении», - рассказал ученый.
Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы