Rambler's Top100


logo














 

Новости, интересные факты
ихтиологии и аквариумистики

Как генетические схемы конечностей перешли к нам от рыб

Экспресссия рыбьих генов Hox у эмбриона мыши

    Выход из воды на сушу – одна из удивительнейших тайн эволюции. В частности остается загадкой, каким образом из плавников древних рыб развились конечности тетраподов. И у рыб, и у сухопутных животных есть кластеры генов Hoxa и Hoxd, отвечающие за формирование как плавников, так и конечностей у эмбрионов.

    Исследовательская группа во главе с Денисом Дюбулем из Женевского университета и Федеральной политехнической школы Лозанны сравнила строение и характеристики этих кластеров генов у эмбрионов мышей и рыбок данио. Ученые обнаружили сходную трехмерную организацию ДНК в кластерах рыб и мышей, что означает, что основной механизм формирования конечностей у тетраподов присутствовал еще у их предков – рыб. Однако при введении рыбьих генов Hox в трансгенные эмбрионы мышей они проявляли активность только в лапах мыши, но не в пальцах. Это означает, что в ДНК рыб нет важных генетических элементов для формирования пальцев. Это исследование, опубликованное в журнале PLoS Biology, позволило заключить, что, хотя пальцевая часть конечностей впервые появилась у сухопутных животных, это произошло на основе уже существовавшей у рыб структуры ДНК.
    Наши первые четвероногие предки вышли на сушу около 350 миллионов лет назад. Изучение двоякодышащих рыб – одних из ближайших наших ныне живущих родственников среди рыб, способных передвигаться, опираясь на свои плавники – позволяет примерно предположить, каковы были первые шаги эволюции на суше. Однако сам переход от рыбьих плавников к конечностям тетраподов все еще очень мало исследован.

Прообраз регулятивной стратегии...

    У животных гены Hox, которые иногда называют "архитектурными генами", отвечают за организацию строения организма в процессе эмбрионального развития. И у рыб, и у млекопитающих есть кластеры генов Hoxa и Hoxd, необходимые для формирования плавников и конечностей. Группа ученых под руководством Дениса Дюбуля доказала, что в процессе развития млекопитающего Hoxd-гены зависят от "бимодальной" трехмерной структуры ДНК, которая заставляет соответствующие отделы организма развиваться в передние и задние лапы – в отличие от рыбьих плавников.
    "Чтобы определить, на каком этапе эволюции произошло это генетическое разделение на "кисти" и "лапы", мы решили тщательно сопоставить генетические процессы развития плавников и конечностей", – говорит Йост Уолтеринг, исследователь с кафедры Генетики и эволюции Женевского университета и ведущий автор исследования. К своему удивлению ученые обнаружили сходную бимодальную трехмерную архитектуру хроматина в группе генов Hoxd у эмбрионов данио. Это открытие указывает на то, что регуляторный механизм, используемый для формирования конечностей у тетраподов, возможно, появился раньше дивергенции между рыбами и тетраподами. "По сути, это открытие стало для нас неожиданным, так как мы ожидали, что именно эта "бимодальная" конформация ДНК определяет, будут ли развиваться конечности или плавники", – добавил Йост Уолтеринг.

... которую нужно лишь усовершенствовать

    Означает ли это, что пальцы соответствуют дистальным отделам плавников у рыб? Чтобы ответить на этот вопрос, генетики ввели в эмбрионы мышей геномные участки, регулирующие проявление генов Hox в плавниках рыб. "Еще одна неожиданность – регуляторные участки рыб запустили проявление генов в основном в лапах, но не в пальцах. В совокупности эти результаты указывают на то, что наши пальцы развились во время перехода от плавника к конечности путем совершенствования уже существующего регуляторного механизма", – пояснил Денис Дюбуль.
    "Произошедшее можно сравнить с процессом "модернизации" устаревшего механизма с помощью более новых технологий. Только в нашем случае это была примитивная архитектура ДНК, которая стала основой более совершенной "технологии" формирования пальцев", – говорит Йост Уолтеринг.

Лучи плавников не гомологичны пальцам четвероногих

    Исследователи заключают, что, хотя у рыб есть регуляторный набор для формирования пальцев, его потенциал не используется так, как у тетраподов. Следовательно, лучи – костные элементы плавников – не гомологичны пальцам тетраподов, хотя регуляторная стратегия отчасти совпадает.
    Дальнейшие исследования будут направлены на определение возникших различий в элементах ДНК рыб и четвероногих. "На сегодня нам известны многие генетические изменения, благодаря которым у мышей происходит проявление генов Hox в пальцах. Важно выяснить, как именно эти процессы действуют сегодня, чтобы понять механизм появления пальцев, способствовавший освоению наземной среды обитания", – заключил Денис Дюбуль.


Перевод – Марина Борисова.

Источник: Science Daily

22 февраля 2014 г.




Наверх   На Главную страницу

Rambler's Top100      Рейтинг@Mail.ru     

Аквариум. Современная Аквариумистика.
Правообладатель: Живая Вода®   Любые способы полного или частичного копирования и публикации данного текста и иллюстраций без письменного разрешения администрации интернет-ресурса vitawater.ru запрещены.

   © Живая Вода, 2001-2016 гг.   @webmaster

Реклама