2023 Հեղինակ: Sophia Otis | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-05-21 01:49
Բոստոն, MA - Փետրվարի 3, 2000 - Էվոլյուցիոն անցումը ծովում կյանքից ցամաքի վրա կարող է պայմանավորված լինել գենետիկական ընդլայնմամբ, ասվում է փետրվարյան զարգացման ամսագրում հրապարակված հոդվածում: HMS-ի հետազոտողներ Սյուզան Դայմեցկին և նրա գործընկերները ենթադրում են, որ զարգացող ուղեղում նախկինում արտահայտված գենը կարող է արտահայտվել նաև զարգացող վերջույթների ծայրերում՝ օգնելով ոտքի մատների և մատների զարգացմանը առաջին ողնաշարավորների մոտ::
«Այսպիսով, դուք ստանում եք գենի արտահայտման ընդլայնում, այլ ոչ թե նոր գենի արտահայտում, պարզապես ընդլայնում դեպի նոր տարածք», - ասում է Դայմեցկին, HMS-ի գենետիկայի ասիստենտ:Նա և գործընկերներ Սքոթ Բաուրը և Ջիա Ջ.
Մինչև վերջերս ենթադրվում էր, որ գենը, որը կոդավորում է մեր օրերում ապրող բոլոր ողնաշարավորների ուղեղում և կմախքներում հայտնաբերված ընկալիչները, համարվում էր, որ կառավարվում է մեկ անջատիչով կամ խթանողով: Եթե դա ճիշտ լիներ, պրոմոթորի թերությունը պետք է ազդի ուղեղի, ինչպես նաև կմախքի արտահայտման վրա: Սակայն հետազոտողները պարզել են, որ եթե նման արատ կրող մուտանտ մկները գրեթե իսպառ բացակայում էին մատների և ոտքերի մատների վրա, նրանց ուղեղը, մեծ մասամբ, նորմալ էր թվում: Ավելի ուշադիր ուսումնասիրելով՝ հետազոտողները պարզեցին, որ գոյություն ունի ոչ թե մեկ, այլ երկու խթանողներ, որոնցից մեկը վերահսկում է գենի արտահայտությունը ուղեղում, մյուսը, որը կրում է մուտացիան, վերջույթներում: Թերի պրոմոտորը գտնվում էր գենից ամենահեռու վրա: «Սա առաջին անգամն է, որ ինչ-որ մեկը տեսնում է այս հեռավոր պրոմոուտերը», - ասում է Դայմեցկին:
Նա և Բաուրը, ով ասպիրանտ է, կարծում են, որ այս ավելի հեռավոր պրոմոութերը զարգացել է վերջերս, հավանաբար գենին ավելի մոտ ընկածի կրկնօրինակման արդյունքում:Ձևավորվելուց հետո նոր պրոմոուտերը կարող է կուտակել մուտացիաներ, որոնք թույլ են տվել նրան փոխազդել զարգացող վերջույթների բջիջներում հայտնաբերված տրանսկրիպցիոն գործոնների հետ: Որպես հետևանք, ուղեղում նախկինում արտահայտված ընկալիչը պետք է արտահայտվեր վերջույթների բողբոջներում: Բաուրը ներկայումս համեմատում է երկու խթանողներին՝ տեսնելու, թե արդյոք նա կարող է կրկնօրինակման նշաններ գտնել:
Միևնույն ժամանակ, բացահայտումները ցույց են տալիս, որ ցամաքում կյանքի ծագումը կարող է ենթադրել ոչ միայն նոր գեների հայտնագործում, այլև հին գեների նոր կիրառություն: Դա գործընթաց է, որը բնությունը նախկինում բազմիցս օգտագործել է, ասում է Դիմեցկին: Hox գեները, որոնք առաջին անգամ հայտնաբերվել են ճանճերի մարմնի ձևը կարգավորող և այժմ հայտնի են որպես ողնաշարավորների մարմնի և վերջույթների զարգացումը կարգավորելու համար, արտադրում են իրենց բազմազան ազդեցությունները՝ արտահայտվելով տարբեր քանակությամբ տարբեր ժամանակներում և վայրերում: Անհասկանալի է, թե ինչպես է նոր հայտնաբերված պրոմոուտերը առաջացրել ողնաշարավորների թվանշանների լայն տեսականի՝ սկսած գորտի բռնող մատներից մինչև մարդու կոճ մատները։Դայմեցկին և նրա գործընկերները մշակել են համակարգ՝ պարզելու, թե ինչպես են առաջացել տեսակների միջև տատանումները:
«Սրանք այն բաներն են, որոնք մենք դեռ բացահայտում ենք», - ասում է Դայմեցկին: «Ես պետք է ասեմ, որ սա իսկական մրրիկ էր հենց այս թուղթը հանելու համար»: Իրականում, նրանց ներկայիս թերթը երևում է «Զարգացման» մեջ՝ UCLA-ի մի խմբի թղթով: Կալիֆորնիայի հետազոտողները ջնջել են մկների ուղեղի և թվանշանների ընկալիչի գենը: Հետաքրքիր է, որ նոկաուտ մկները ցուցադրել են նույն ֆենոտիպը, ինչ HMS մուտանտները: Նրանք թվանշաններ չունեին, բայց նրանց ուղեղը, ըստ երևույթին, նորմալ էր: Ուղեղի վրա ազդեցությունները քողարկված բացատրություններից մեկն այն է, որ ընկալիչն այնտեղ կարող է այնպիսի կարևոր դեր խաղալ, որ բնությունը գենետիկական կրկնօրինակում է տվել՝ համոզվելու, որ իր աշխատանքը կատարվում է:
Եթե չլիներ բնության շրջադարձը, Դայմեցկին և նրա գործընկերները երբեք չէին բացահայտի երկրորդ խթանողին: Դայմեցկիի ողջ էքսկուրսը դեպի կմախքի զարգացում «միանշանակ քնքուշություն էր», - ասում է նա:Ուղեղի զարգացումն ուսումնասիրելու ընթացքում, որն իր հիմնական հետաքրքրությունն է, Դայմեկին ստեղծել էր տրանսգենային մկների մի շարք, որոնցից յուրաքանչյուրում ԴՆԹ-ի մի կտոր խրված էր գենոմի տարբեր մասում (տես կողագոտին): Երբ նա և իր գործընկերները փորձեցին ականջ դնել, նրանք հայտնաբերեցին, որ մկնիկը չի կարողանում բռնել սեղանի գագաթը:
Պարզվեց, որ մկները չեն կարողացել թվանշաններ զարգացնել: Կասկածելով, որ ԴՆԹ-ի կտորը խրվել է կմախքի զարգացման համար նախատեսված գենի մեջ, հետազոտողները հայտնաբերեցին գենը, որն արտադրում էր IB ոսկրային մորֆոգենետիկ սպիտակուցի ընկալիչ (BMPRIB): Հայտնի էր, որ սպիտակուցը դեր է խաղում կմախքի զարգացման մեջ, մասնավորապես աճառային նախագծման մեջ, որն ի վերջո վերածվում է ոսկրային կմախքի: Բայց ոչ ոք իրականում չի գծագրել գենի կառուցվածքը (BmprIB), այսինքն՝ ինչպես է այն բաժանվել ֆունկցիոնալ միավորների կամ էկզոնների:
BmprIB-ի կառուցվածքը նույնականացնելուց հետո Բաուրը կարողացավ որոշել, որ ԴՆԹ-ի մասնիկը ինտեգրվել է և ըստ էության տապալել է այն, ինչ թվում էր, թե խթանողն է:Իրենց մուտանտի ուղեղում որևէ ակնհայտ թերության բացակայությունը, այն ժամանակ նրանք չգիտեին, որ նույնիսկ նոկաուտները չեն ցույց տալիս ուղեղի թերությունները, ստիպեց նրանց փնտրել երկրորդ կարգավորող տարր:
Dymecki-ն և նրա գործընկերները նախատեսում են օգտագործել տրանսգենային համակարգը՝ տեսնելու, թե ինչպես է վերջույթների տարածաշրջանի խթանիչը միացնում BmprIB-ը մկների զարգացման ընթացքում‹որ բջիջներում և որ ժամերին: Մկների BmprIB-ի կարգավորումը այլ կենդանիների հետ համեմատելը կարող է առաջին քայլը տալ հասկանալու համար, թե ինչպես են տարբեր տեսակների մեջ զարգացել ցամաքային ադապտացիաների արտասովոր զանգվածը: «Մենք ցանկանում ենք հասկանալ, թե ինչ կարգավորող տարրեր են ներգրավված, և ինչպիսին են այդ տարրերի էվոլյուցիոն հետևանքները թվանշանների ձևավորման մեջ տեսակից տեսակ տատանումների առումով», - ասում է Դայմեցկին: «Ինձ ստիպում է ծիծաղել, որ այդ ամենը ստացվել է պարզ տրանսգենային ներդիրից»:
