ოქსფორდის კვლევა უძველეს გენთა გაორმაგებას ტვინის ევოლუციას უკავშირებს

უძველესმა გენომის გაორმაგებამ განაპირობა ხერხემლიანთა ტვინის სირთულე, ნათქვამია ოქსფორდის კვლევაში

გენომის სრული გაორმაგების ორმა მოვლენამ, რომელიც დაახლოებით 520 და 500 მილიონი წლის წინ მოხდა, უზრუნველყო გენეტიკური ნედლეული, რამაც ხერხემლიანებს საშუალება მისცა განევითარებინათ თავიანთი რთული ტვინი, ნათქვამია ოთხშაბათს Nature-ში გამოქვეყნებულ კვლევაში.ox

ოქსფორდის უნივერსიტეტის ხელმძღვანელობით ჩატარებული კვლევა ეხმარება ხანგრძლივი დებატების გადაჭრას იმის შესახებ, წარმოიშვა თუ არა ტვინის უჯრედების ტიპების მრავალფეროვნება იშვიათი, გენომის მასშტაბური გაორმაგების მოვლენებიდან თუ უფრო თანდათანობითი, მცირე მასშტაბის გენეტიკური ცვლილებებიდან. ხუთ სახეობაში — ადამიანებში, თაგვებში, ხვლიკებში, მრგვალპირიანებსა და ამფიოქსუსებში (ხერხემლიანთა ერთ-ერთი უახლოესი უხერხემლო ნათესავი) — ტვინის ცალკეულ უჯრედებში გენური აქტივობის შედარებით, გუნდმა აღადგინა, თუ როგორ განვითარდა ტვინის უჯრედების ტიპები დროის სიღრმეში.phys

გენეტიკური ინსტრუმენტარიუმი ტვინის უჯრედებისთვის

მკვლევარებმა დაადგინეს, რომ ხერხემლიანთა ტვინში უჯრედების ტიპების მრავალი ძირითადი ოჯახი წარმოიშვა ხერხემლიანთა საერთო წინაპარში გენომის გაორმაგების შემდეგ, დაახლოებით 520 მილიონი წლის წინ, ხოლო მეორე გაორმაგებამ, დაახლოებით 500 მილიონი წლის წინ, ამ საფუძველზე ააშენა შემდგომი სტრუქტურა.phys

„ჩვენმა აღმოჩენებმა აჩვენა, რომ გენეტიკური გაორმაგების ორი მოვლენა ფუნდამენტური იყო რთული ტვინის ევოლუციისთვის“, – თქვა უფროსმა ავტორმა, პროფესორმა Sebastian Shimeld-მა ოქსფორდის ბიოლოგიის დეპარტამენტიდან. „გენომში ყველა გენის გაორმაგებით, ბუნებამ მიიღო ნედლეული, რომელიც შეიძლება გამოყენებული ყოფილიყო ტვინის ახალი ტიპის უჯრედების ასაშენებლად“.ox

ამ გაორმაგებებიდან შემორჩენილი გენების წყვილები — ცნობილი როგორც „ონოლოგები“ — აღმოჩნდა არაპროპორციულად ჩართული ტვინის უჯრედების განსხვავებული ტიპების განსაზღვრაში. ეს გენები უფრო მეტად აქტიური იყო ტვინის კონკრეტულ უჯრედებში, ვიდრე სხვა მექანიზმებით გაორმაგებული გენები და განსაკუთრებით გამდიდრებული იყო მარეგულირებელი როლებით, რომლებიც აკონტროლებენ, თუ როგორ ვითარდება და ფუნქციონირებს უჯრედების სხვადასხვა ტიპი.phys

არა ახალი ფუნქციები, არამედ გაყოფილი ფუნქციები

მთლიანად ახალი ფუნქციების ევოლუციის ნაცვლად, გაორმაგებული გენების უმეტესობამ მათ შორის გაიყო წინაპარი გენის როლები, რაც დაეხმარა ტვინის უჯრედების ტიპების მრავალფეროვნების დახვეწას. უფრო მარტივ ცხოველებში, როგორიცაა ამფიოქსუსი, ძირითადი მარეგულირებელი გენები ფართოდ არის აქტიური უჯრედებში; ხერხემლიანებში ამ გენების გაორმაგებული ვერსიები გამოიყენება უჯრედების სხვადასხვა ტიპში, რაც ადგენს განსხვავებულ უჯრედულ იდენტობებს.ox

ამ უძველესი მოვლენების გავლენა გაცილებით გასცდა ადრეული ხერხემლიანების ევოლუციას. გუნდმა აჩვენა, რომ გაორმაგებებიდან მიღებული გენები აგრძელებდნენ ტვინის ახალი უჯრედების ტიპების განსაზღვრას — მათ შორის ნათხემის რუხ ნივთიერებაში — ასობით მილიონი წლის განმავლობაში.phys

ხანგრძლივი მემკვიდრეობა

კვლევის თანაავტორმა, პროფესორმა Peter Holland-მა შეაჯამა აღმოჩენების მასშტაბი: „მონაცემთა ანალიზი იყო გონების ამრევი რთული — დიდი დამსახურებაა მაგისტრანტ Yuanzhen Zhu-სი — მაგრამ დასკვნა ნათელია: ტვინის ახალ უჯრედებს სჭირდებოდათ ახალი გენები. და არა უბრალოდ ნებისმიერი გენები — ეს იყო დამატებითი გენები, რომლებიც წარმოიშვა დნმ-ის შემთხვევითი გაორმაგებით, სანამ პირველი თევზი ზღვაში გაცურავდა“.ox