Новости » Мир 12 февраля, 2019, 11:48
Ученые объяснили, каким образом змеи в процессе эволюции потеряли свои конечности

Хотя змеи и ящерицы принадлежат к одному отряду чешуйчатых, они отличаются очевидным аспектом: у змей нет конечностей. Ученые изучили генетические изменения, которые привели к этой разнице и проанализировали деградацию глаз.

Исследования сотрудников Института молекулярной клеточной биологии и генетики имени Макса Планка в Дрездене (Германия) опубликовано в журнале Nature Communications, пишет naked-science.

«Наша работа состояла из изучения геномов нескольких видов позвоночных, включая идентификацию геномных областей, которые изменились только в змей или подземных млекопитающих, оставаясь неизменными в других видов, которые лишились конечностей или не имеют нормальных глаз», – объясняет руководитель исследовательской группы Джулиана Гуссон Росцито (Juliana Gusson Roscito).

По мнению ученых, млекопитающие с деградированными зрительными системами, видимо, выделяют из геномов определенные гены – как правило те, которые связаны с образованием хрусталика и фоторецепторних клеток в глазах. Вероятнее всего, этот процесс был постепенным, и, в конце концов, эти гены полностью утратили способность кодировать белки. Однако, по мнению Росцито, этого не произошло со змеями, которые не утратили гены, связанные с формированием конечностей.

«Чтобы быть более точным, наше исследование, которое секвенованировало геном змеи, действительно выявило потерю одного гена, но только одного. Следовательно, подход, который мы выбрали, заключался в изучении не генов, а элементов, которые регулируют их экспрессию», – рассказывает Джулиан Гуссон Росціта.

Экспрессия гена – независимо от того, «активный» ген или нет – зависит от регуляторных элементов, которые находятся за пределами самого гена. Они в основном пропускают или блокируют информацию внутри гена, который транскрибируется в РНК и затем переносится для генерации белка. Этот процесс контролируется цис-регуляторными элементами (cis-regulatory elements, CRE) – последовательностями нуклеотидов в ДНК, расположенные рядом с генами, которые они регулируют. Эти CRE могут значительно изменить функциональность генома с помощью генов, которые они блокируют или активируют.

«Регуляторный элемент может активировать или подавлять экспрессию гена в определенной части организма, например в конечностях, в то время как другой регуляторный элемент может активировать или подавлять экспрессию того же гена в другой части тела. Если ген утрачен, он перестает експресуватися в обоих местах и часто может негативно влиять на формирование организма. Однако, если потерян только один из регуляторных элементов, выражение может исчезнуть в одной части, при этом сохранившись в другой», – объясняет Росціта.

Однако точно определить CRE достаточно сложно. Все гены следуют определенной структурной схеме, имея пары оснований на каждом конце гена, поэтому их легко разграничить. CRE должны быть определены косвенно, конечно, путем сравнения последовательностей ДНК из различных видов. Именно это и сделала команда ученых: они сравнили геномы змей с генами различных рептилий и позвоночных, у которых есть конечности. По словам специалистов, поскольку «геномных последовательностей для рептилий с хорошо развитыми конечностями мало», они самостоятельно и впервые секвенировали геном аргентинского черно-белого тегу (Salvator merianae).

Используя этот геном в качестве примера, команда рассмотрела геномы и нескольких других видов: двух змей (удава и питона), трех других пресмыкающихся, трех птиц, аллигатора, трех черепах, 14 видов млекопитающих и рыбы отряда целакантообразних (Coelacanthiformes). Имея пять тысяч возможных кандидатов в регуляторные элементы в ДНК этих видов, команда изучила геномы нескольких видов змей. Им удалось сузить поиск до набора CRE, мутация которых могла привести к исчезновению конечностей у этих пресмыкающихся.

Росцито отмечает, что найден CRE – лишь один из регуляторных элементов для одного из нескольких генов, которые контролируют формирование конечностей. В своей работе ученые значительно расширили этот набор, показав, что некоторые другие элементы, ответственные за регулирование многих генов, мутировали в змей.

* Если Вы заметили ошибку в тексте новости, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter.
реклама
больше новостей
Top
2019-08-19 02:40 :20