Ученые из Университета Сент-Эндрюс обнаружили важную особенность в работе генов, которая могла сыграть ключевую роль в появлении и усложнении позвоночных животных. Результаты, опубликованные в журнале BMC Biology, объясняют, почему рыбы, амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие оказались гораздо более сложными, чем беспозвоночные.
Ученые обратили внимание на сигнальные пути — системы молекулярной связи между клетками. Именно они управляют развитием организма: определяют, какие клетки появятся, какие ткани сформируются и как будут развиваться органы. Эти же механизмы часто лежат в основе наследственных заболеваний и являются мишенями для лекарств.
Исследователи проанализировали новые данные секвенирования ДНК у трех видов: асцидии — морского беспозвоночного, миноги — одной из самых древних линий позвоночных, и лягушки. Такой набор позволил сравнить работу генов до и после эволюционного перехода от беспозвоночных к позвоночным.
Впервые для этих животных применили секвенирование длинных молекул ДНК. Этот метод показывает не только сами гены, но и все реальные варианты их «прочтения» — разные формы РНК и белков, которые может производить один и тот же ген.
Оказалось, что именно сигнальные гены у миноги и лягушки ведут себя необычно. Они создают значительно больше вариантов белков, чем другие гены в геноме. У асцидии такого эффекта не наблюдается. Это означает, что на раннем этапе эволюции позвоночных сигнальные системы стали работать более гибко и многообразно.
Фактически один и тот же ген начал давать несколько разных «инструкций» для клеток. Это расширило набор возможных биологических сценариев и позволило формировать более сложные ткани, органы и структуры тела. Именно эта особенность могла стать одним из молекулярных механизмов, которые сделали позвоночных эволюционно успешной и разнообразной группой.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что палеонтологи научились выяснять неожиданные детали по ископаемым костям.
