Օքսֆորդի հետազոտությունը գեների հնագույն կրկնապատկումները կապում է ուղեղի էվոլյուցիայի հետ

Գենոմի կրկնապատկման երկու իրադարձությունները, որոնք տեղի են ունեցել մոտավորապես 520 և 500 միլիոն տարի առաջ, ապահովել են գենետիկական հումքը, որը թույլ է տվել ողնաշարավորներին զարգացնել իրենց բարդ ուղեղը, ասվում է չորեքշաբթի օրը Nature-ում հրապարակված հետազոտության մեջ:biology.ox+1

Օքսֆորդի համալսարանի գլխավորությամբ իրականացված այս հետազոտությունը օգնում է լուծել երկարատև վեճն այն մասին, թե արդյոք ուղեղի բջիջների տեսակների բազմազանությունը առաջացել է հազվադեպ, գենոմի մասշտաբով կրկնապատկման իրադարձություններից, թե ավելի աստիճանական, փոքր մասշտաբի գենետիկական փոփոխություններից: Համեմատելով ուղեղի առանձին բջիջների գենային ակտիվությունը հինգ տեսակների՝ մարդկանց, մկների, մողեսների, շրջաբերանների և լանցետների (ողնաշարավորների ամենամոտ անողնաշարավոր ազգականներից մեկը) մոտ, թիմը վերականգնել է, թե ինչպես են ուղեղի բջիջների տեսակները զարգացել ժամանակի ընթացքում:phys+1

Գենետիկական գործիքակազմ ուղեղի բջիջների համար

Հետազոտողները պարզել են, որ ողնաշարավորների ուղեղում բջիջների հիմնական ընտանիքների մեծ մասը առաջացել է ողնաշարավորների ընդհանուր նախնու մոտ գենոմի կրկնապատկումից հետո՝ մոտ 520 միլիոն տարի առաջ, իսկ երկրորդ կրկնապատկումը՝ մոտ 500 միլիոն տարի առաջ, հիմնվել է այդ հիմքի վրա:phys+1

«Մեր բացահայտումները ցույց են տալիս, որ գենետիկական կրկնապատկման երկու իրադարձությունները հիմնարար են եղել բարդ ուղեղի էվոլյուցիայի համար», — ասել է ավագ հեղինակ, Օքսֆորդի կենսաբանության ամբիոնի պրոֆեսոր Սեբաստիան Շիմելդը: «Գենոմի յուրաքանչյուր գենի կրկնապատկմամբ բնությունը ստացավ հումք, որը կարող էր օգտագործվել ուղեղի նոր տեսակի բջիջներ կառուցելու համար»:biology.ox+1

Այս կրկնապատկումներից պահպանված գենային զույգերը, որոնք հայտնի են որպես «օնոլոգներ», անհամաչափորեն ավելի մեծ դեր են խաղացել ուղեղի բջիջների տարբեր տեսակների սահմանման գործում: Այս գեները ավելի հավանական է, որ ակտիվ լինեն ուղեղի որոշակի բջիջներում, քան այլ մեխանիզմներով կրկնապատկված գեները, և հատկապես հարստացված են եղել կարգավորիչ դերերով, որոնք վերահսկում են, թե ինչպես են զարգանում և գործում բջիջների տարբեր տեսակները:phys+1

Ոչ թե նոր գործառույթներ, այլ բաժանվածներ

Լիովին նոր գործառույթներ զարգացնելու փոխարեն, կրկնապատկված գեների մեծ մասը կիսել է իրենց նախնական գենի դերերը, ինչը օգնել է ճշգրտել ուղեղի բջիջների տեսակների բազմազանությունը: Ավելի պարզ կենդանիների մոտ, ինչպիսիք են լանցետները, հիմնական կարգավորիչ գեները լայնորեն ակտիվ են բջիջներում. ողնաշարավորների մոտ այս գեների կրկնապատկված տարբերակները օգտագործվում են բջիջների տարբեր տեսակներում՝ հաստատելով բջջային տարբեր ինքնություններ:biology.ox

Այս հնագույն իրադարձությունների ազդեցությունը տարածվել է ողնաշարավորների վաղ էվոլյուցիայից շատ ավելի հեռու: Թիմը ցույց է տվել, որ կրկնապատկումներից ստացված գեները հարյուրավոր միլիոնավոր տարիներ անց էլ շարունակել են սահմանել ուղեղի բջիջների նոր տեսակներ, ներառյալ ուղեղիկի գորշ նյութի բջիջները:phys+1

Տևական ժառանգություն

Հետազոտության համահեղինակ, պրոֆեսոր Փիթեր Հոլանդը ամփոփել է բացահայտումների շրջանակը. «Տվյալների վերլուծությունները ապշեցուցիչ բարդ էին՝ մեծ պատիվ ասպիրանտ Յուանժեն Ժուին, բայց եզրակացությունը պարզ է. ուղեղի նոր բջիջներին անհրաժեշտ էին նոր գեներ: Եվ ոչ թե պատահական գեներ, այլ այն լրացուցիչ գեները, որոնք առաջացել են ԴՆԹ-ի պատահական կրկնապատկումից այն բանից առաջ, երբ առաջին ձուկը լողաց ծովում»:biology.ox