Вивчивши геном дрібної морської істоти - ланцетника, вчені дійшли висновку: складно влаштовані хребетні часто використовували гени більш простих безхребетних істот, надаючи старому генетичному матеріалу нові властивості.
Вчені зі Скриппсонівського інституту океанографії в Сан-Дієго (Scripps Institution of Oceanography, США) прояснили деякі ключові моменти еволюції живих організмів на основі вивчення ланцетника. Провідний біолог Скриппсонівського інституту океанографії Лінда Холланд (Linda Holland) і її колеги з США, Європи та Азії описали і проаналізували найважливіші елементи пристрою геному маленького морського організму.
Ланцетник привертає увагу вчених як найближчий родич хребетних серед нині живуть безхребетних. Розходження між ланцетником і хребетними відбулося більш ніж 520 мільйонів років тому. Оскільки ланцетник еволюціонує дуже повільно, нині живе форма по будові схожа з викопними формами, що жили в кембрійську епоху. Він може служити зручною точкою відліку для того, щоб простежити еволюцію хребетних. Вивчаючи його, можна зрозуміти, як хребетні використовували старі гени для нових функцій.
Ланцетник схожий на дрібну рибку з подовженим прозорим тілом і хвостовим плавником у формі ланцету. Він веде донний спосіб життя: заривається в пісок і виставляє назовні передній кінець тіла, щоб фільтрувати воду і таким чином харчуватися. Їжу ланцетника становлять різні мікроскопічні організми. Ці маленькі рибоподібні морські тварини мають дуже примітивну будову. Проте основні ознаки типу хордових виражені у них цілком чітко. Вздовж тіла ланцетника проходить пружний тяж - хорда.
Понад 30 лабораторій по всьому світу брали участь у розшифровці нуклеотидної послідовності ДНК (секвенуванні геному) ланцетника. Результат розшифровки показав, що в геномі цієї істоти набагато більше схожості з геномом хребетних і навіть людини, ніж це можна було припустити. Так геном людини має всього лише на 25% більше генів, ніж геном ланцетника. Чому? "Ми виявили, що хребетні не винаходили нових генів для того, щоб бути складно влаштованими, - каже Лінда Холланд. - Як показав ланцетник, хребетні "взяли" гени нижчих тварин і "переставили" їх місцями таким чином, надавши старим генам нові функції ". Під час еволюції людина, так само як і інші хребетні, копіювала вже існуючі гени і комбінувала їх для отримання нових властивостей. Таке копіювання забезпечило хребетних величезною кількістю білкових молекул для утворення нових струкпігментних клітин або хрящової тканини)
.
Ще один приклад того, як старі гени безхребетних набувають нових функцій у хребетних, стосується нервових клітин. У всіх хребетних клітини нервового гребішка ембріона, які є попередниками нервової системи, мігрують в інші структури, даючи початок іншим типам клітин. Хоча ланцетник має такі ж гени, і міг би використовувати той же механізм розвитку нервової системи, нервового гребіха у нього не утворюється. Це можна порівняти з тим, як різні кухарі з одних і тих же продуктів можуть приготувати різні страви.
"Ми поки на верхівці айсберга, - каже Лінда Холланд, - Потрібно багато років для того, щоб розшифрувати геном ланцетника. Але вже зараз ясно, що це - справжня золота жила для розкриття механізмів еволюції "
.
Дослідження Лінди Холланд з колегами опубліковані в журналі Genome Research і в червневому номері Nature. За
матеріалами Newswise Science NewsH.Маркіна