Изучение ДНК примитивной бесчелюстной рыбы миноги позволило российским генетикам найти ответ на вопрос, каким образом наши предки получили сложный мозг и необходимую для него черепную коробку.
Об открытии особого гена, эволюция которого подарила нашим предкам и череп и мозг, рассказывается в журнале Scientific Reports. По словам представляющего Институт биоорганической химии РАН Андрея Зарайского, у миноги, которая является самым древним из ныне живущих позвоночных, был обнаружен ген Anf/Hesx1. Предположительно именно появление этого гена стало поворотной точкой, после которой стало возможным появление мозга у позвоночных.
Одна из важнейших черт, которая отличает современную позвоночную фауны от беспозвоночных животных, состоит в наличии сложного, развитого мозга. Соответственно, чтобы защитить нежную нервную ткань от возможных повреждений сформировалась твердая защитная оболочка. А вот каким образом эта оболочка появилась, и что появилось раньше – черепная коробка или мозг – пока что неизвестно и остается дискуссионным вопросом.
Надеясь найти ответ на этот вопрос, ученые наблюдали за развитием, деятельностью и существованием генов миксин и миног, которые являются наиболее примитивными рыбами. По мнению ученых эти бесчелюстные рыбы имеют много общего с первыми позвоночными, которые обитали в первичном океане Земли примерно 400-450 млн лет назад.
Изучая работу генов в зародышах миног Зарайский со своими коллегами смог частично пролить свет на эволюцию позвоночных, к которым, как известно, относится и человек. Сейчас исследователи определяют какие гены есть в ДНК позвоночных и которых нет у беспозвоночных организмов.
По словам российских генетиков, еще в 1992 году они смогли найти в ДНК эмбрионов лягушек интересный ген (Xanf), который определял рост передней части зародыша, включая лицо и мозг. Тогда было высказано предположение, что именно этот ген мог задавать рост мозга и черепа и позвоночных. Но поддержки это мнение не получило, поскольку у миксин и миног – самых примитивных позвоночных – этот ген отсутствовал.
Но позже этот ген был все же обнаружен в ДНК вышеупомянутых рыб, правда, в несколько измененном виде. Пришлось приложить колоссальные усилия, чтобы суметь извлечь из зародышей неуловимый Hanf и доказать, что функционирует он подобно его аналогу в ДНК людей, лягушек и прочих позвоночных животных.
С этой целью учеными было выращены зародыши арктических миног. После этого они дождались того момента, когда у них начнется развитие головы, а затем извлекли из нее массу молекул РНК. Эти молекулы вырабатываются клетками при «чтении» генов. Затем этот процесс был повернут обратно и ученые собрали множество коротких цепочек ДНК. По-сути они являются копиями генов, которые проявляют в клетках зародышей миног наибольшую активность.
Анализировать такие последовательности ДНК оказалось намного проще. Изучение этих последовательностей дало ученым возможность найти пять вероятных версий гена Xanf из которых каждая обладает своеобразной инструкцией относительно синтеза белков. Эти пять версий практически не отличаются от тех, которые были найдены в организме лягушек в далекие 90-е.
Работа этого гена у миног оказалось примерно такой же как и у его налога в ДНК более развитых позвоночных. Но было и одно отличие: этот ген включался в работу значительно позже. В результате череп миног и их мозг отличаются небольшими размерами.
В то же время сходство структуры гена миног Xanf и «лягушачьего» Anf/Hesx1 указывает на то, что этот появившийся около 550 млн лет назад ген, определяет само бытие позвоночных животных. Скорее всего, именно он был одним из главнейших двигателей эволюции позвоночных вообще и человека в частности.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
