Биологи идентифицировали генетический механизм в эволюции новых черт на основе рыбок цихлид
Уже давно существует дискуссия среди биологов о том, нужна ли эволюция для развития новых генов, или же они могли возникнуть просто из-за набора существующих генетических путей, говорит биолог развития Крейг Альбертсон из Университета Массачусетса Амхерст.
«Откуда берутся новые черты? Этот вопрос существует уже несколько столетий» - спрашивает Альбертсон.
Теперь результаты, которые он называет «изящным набором экспериментов» у африканских цихлидных рыб, выполненный его аспирантом Мойрой Конит, подтверждают идею о том, что новые черты могут быть получены из расширяющихся модулей генного регулирования, которые всегда существовали в организме.
«Хотя вербовка существующих молекулярных путей была продемонстрирована у беспозвоночных, примеры у позвоночных встречаются редко. Теперь у нас есть убедительные доказательства того, что эволюция этой причудливой черты обусловлена, по крайней мере частично, увеличением экспрессии основных членов существующей сети генов», - отмечает Альбертсон. Причудливая черта в этом случае - это сильно увеличенная морда, которая висит над верхней челюстью и зубами животного, что помогает этим рыбам вырывать жесткие, нитевидные водоросли из камней.
Исследователи показывают, что морда цихлид состоит из двух тканей, межмаксиальной связки, соединяющей правую и левую стороны верхней челюсти, и над свободной соединительной тканью. Связка присутствует во всех цихлидах, но в рыбе с очень крупными мордами эти ткани чрезвычайно развиты и переплетаются с прикреплением связки к коже, образуя уникальный связочно-эпителиальный комплекс.
Альбертсон объясняет: «Связки обычно соединяют кости с костью, и эта уникальная анатомическая конфигурация, вероятно, важная функция для кормления этих животных. Когда они кормятся, то выталкивают челюсти, берут глоток водорослей, а затем вырывают водоросли из камней, когда их челюсти отводятся назад к их черепам».
Подозревая потенциальную генно-регуляторную сеть, которая, как известно, участвует в развитии связок, включающей в себя путь трансформирующего фактора роста бета (Tgfβ) и фактор транскрипции Scleraxis (Scx), Альбертсон и Конит разработали набор экспериментов, которые включали манипулирование белками, экспрессию генов и генетические отображение.
«Что касается пути Tgfβ-Scx, то стало известно, что он участвует в развитии связок и сухожилий. В основном мы показали, что этот переход в эволюции объясняется просто прокруткой этого пути развития. Это относительно простая молекулярная перемена, породившая в свою очередь довольно сложный фенотип», - говорит Альбертсон.
«Откуда берутся новые черты? Этот вопрос существует уже несколько столетий» - спрашивает Альбертсон.
Теперь результаты, которые он называет «изящным набором экспериментов» у африканских цихлидных рыб, выполненный его аспирантом Мойрой Конит, подтверждают идею о том, что новые черты могут быть получены из расширяющихся модулей генного регулирования, которые всегда существовали в организме.
«Хотя вербовка существующих молекулярных путей была продемонстрирована у беспозвоночных, примеры у позвоночных встречаются редко. Теперь у нас есть убедительные доказательства того, что эволюция этой причудливой черты обусловлена, по крайней мере частично, увеличением экспрессии основных членов существующей сети генов», - отмечает Альбертсон. Причудливая черта в этом случае - это сильно увеличенная морда, которая висит над верхней челюстью и зубами животного, что помогает этим рыбам вырывать жесткие, нитевидные водоросли из камней.
Исследователи показывают, что морда цихлид состоит из двух тканей, межмаксиальной связки, соединяющей правую и левую стороны верхней челюсти, и над свободной соединительной тканью. Связка присутствует во всех цихлидах, но в рыбе с очень крупными мордами эти ткани чрезвычайно развиты и переплетаются с прикреплением связки к коже, образуя уникальный связочно-эпителиальный комплекс.
Альбертсон объясняет: «Связки обычно соединяют кости с костью, и эта уникальная анатомическая конфигурация, вероятно, важная функция для кормления этих животных. Когда они кормятся, то выталкивают челюсти, берут глоток водорослей, а затем вырывают водоросли из камней, когда их челюсти отводятся назад к их черепам».
Подозревая потенциальную генно-регуляторную сеть, которая, как известно, участвует в развитии связок, включающей в себя путь трансформирующего фактора роста бета (Tgfβ) и фактор транскрипции Scleraxis (Scx), Альбертсон и Конит разработали набор экспериментов, которые включали манипулирование белками, экспрессию генов и генетические отображение.
«Что касается пути Tgfβ-Scx, то стало известно, что он участвует в развитии связок и сухожилий. В основном мы показали, что этот переход в эволюции объясняется просто прокруткой этого пути развития. Это относительно простая молекулярная перемена, породившая в свою очередь довольно сложный фенотип», - говорит Альбертсон.
