Современная городская жизнь опережает эволюцию человека

Британские ученые обнаружили молекулярный механизм, который мог сыграть решающую роль в появлении крыльев у насекомых. Это открытие объясняет, как клетки в развивающейся ткани получают точные инструкции для формирования совершенных летательных аппаратов.

Насекомые были первыми животными, у которых появились крылья, но некоторые остались бескрылыми, например, огненная мушка, изображенная здесь рядом с плодовой мушкой

Источник: Институт Фрэнсиса Крика

Исследователи из Института Фрэнсиса Крика (Великобритания), изучающие процессы развития организмов, сделали важное открытие, проливающее свет на то, как генетические схемы могли способствовать эволюции крыльев у насекомых. Насекомые были первыми животными, покорившими воздушное пространство, однако некоторые их виды, такие как огненная мушка, остались бескрылыми. Разгадка этой эволюционной тайны скрывалась в сложном молекулярном диалоге между клетками. В большинстве развивающихся тканей специальные сигналы, называемые морфогенами, действуют как маяки, указывая клеткам их судьбу и координируя формирование сложных структур, таких как органы и конечности. Как объясняет руководитель группы биологов развития Жан-Поль Винсен, для формирования крупных структур эти сигналы должны распространяться на особенно большие расстояния.

Ученые сосредоточили свое внимание на морфогене под названием Dpp, который играет ключевую роль в развитии крыла у плодовой мушки. Поскольку крылья являются изолированными фрагментами ткани, остро стоял вопрос о том, как сигнал Dpp достигает каждой клетки, включая те, что находятся далеко от его источника.

Хуан обнаружил, что по мере снижения сигнала Dpp в ткани другая молекула, называемая Бринкер, формирует обратный градиент

Источник: phys.org

Исследователь Аньци Хуанг обнаружила, что по мере ослабления сигнала Dpp в ткани другая молекула, белок Бринкер, формирует обратный градиент. Этот градиент Бринкера формируется исключительно в ответ на градиент Dpp, создавая тем самым замкнутую сигнальную петлю обратной связи. Как выяснилось, после своего установления градиент Бринкера становится основным фактором, определяющим позиционную информацию для клеток в отдаленных областях крыла, эффективно усиливая и стабилизируя исходный слабый сигнал.

Это открытие натолкнуло ученых на мысль об эволюционном значении данной схемы. Они погрузились в сравнительный анализ и обнаружили четкую закономерность: ген Бринкера присутствует только у насекомых и отсутствует у их близких родственников — ракообразных. Более того, изучая бескрылых огненных мух, ученые выяснили, что хотя ген Бринкера у них и есть, он не формирует градиента и не связан с передачей сигнала Dpp. Это стало веским доказательством того, что опосредованная Бринкером схема обратной связи является эволюционным новшеством, которое совпало по времени с появлением крыльев. 

Ранее Наука Mail рассказывала, что хоботки комаров помогли улучшить качество 3D-печати.