ოქსფორდის კვლევა უძველეს გენთა გაორმაგებას ტვინის ევოლუციას უკავშირებს

გენომის გაორმაგების ორმა მოვლენამ, რომელიც დაახლოებით 520 და 500 მილიონი წლის წინ მოხდა, უზრუნველყო გენეტიკური ნედლეული, რამაც ხერხემლიანებს რთული ტვინის განვითარების საშუალება მისცა, ნათქვამია ოთხშაბათს Nature-ში გამოქვეყნებულ კვლევაში.biology.ox+1

ოქსფორდის უნივერსიტეტის ხელმძღვანელობით ჩატარებული კვლევა ეხმარება ხანგრძლივი დავის გადაწყვეტას იმის შესახებ, თუ საიდან წარმოიშვა ტვინის უჯრედების ტიპების მრავალფეროვნება: იშვიათი, გენომის მასშტაბური გაორმაგების მოვლენებიდან თუ უფრო თანდათანობითი, მცირე მასშტაბის გენეტიკური ცვლილებებიდან. ტვინის ცალკეულ უჯრედებში გენური აქტივობის შედარებით ხუთ სახეობაში — ადამიანებში, თაგვებში, ხვლიკებში, მრგვალპირიანებსა და ლანცეტებში (ხერხემლიანთა ერთ-ერთი უახლოესი უხერხემლო ნათესავი) — გუნდმა აღადგინა, თუ როგორ ვითარდებოდა ტვინის უჯრედების ტიპები დროის სიღრმეში.phys+1

გენეტიკური ინსტრუმენტარიუმი ტვინის უჯრედებისთვის

მკვლევრებმა დაადგინეს, რომ ხერხემლიანთა ტვინში უჯრედების ტიპების ძირითადი ოჯახების უმეტესობა 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+1

"ჩვენი დასკვნები ცხადყოფს, რომ გენეტიკური გაორმაგების ორი მოვლენა ფუნდამენტური იყო რთული ტვინის ევოლუციისთვის", – თქვა უფროსმა ავტორმა, ოქსფორდის ბიოლოგიის დეპარტამენტის პროფესორმა სებასტიან შიმელდმა. "გენომში თითოეული გენის გაორმაგებით, ბუნებამ მიიღო ნედლეული, რომელიც შეიძლება გამოყენებული ყოფილიყო ტვინის ახალი ტიპის უჯრედების ასაშენებლად."biology.ox+1

ამ გაორმაგებებიდან შემორჩენილი გენების წყვილები — ცნობილი როგორც "ონოლოგები" — არაპროპორციულად მეტად იყვნენ ჩართულნი 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+1

არა ახალი ფუნქციები, არამედ დანაწილებული

სრულიად ახალი ფუნქციების ევოლუციის ნაცვლად, გაორმაგებული გენების უმეტესობამ გაიყო თავისი წინაპარი გენის როლები, რაც დაეხმარა ტვინის უჯრედების ტიპების მრავალფეროვნების დახვეწას. უფრო მარტივ ცხოველებში, როგორიცაა ლანცეტა, ძირითადი მარეგულირებელი გენები ფართოდ არის აქტიური უჯრედებში; ხერხემლიანებში ამ გენების გაორმაგებული ვერსიები გამოიყენება სხვადასხვა ტიპის უჯრედებში, რაც აყალიბებს უჯრედულ იდენტობებს.biology.ox

ამ უძველესი მოვლენების გავლენა ხერხემლიანთა ადრეული ევოლუციის მიღმაც გავრცელდა. გუნდმა აჩვენა, რომ გაორმაგებებიდან მიღებული გენები ასობით მილიონი წლის შემდეგაც აგრძელებდნენ ტვინის უჯრედების ახალი ტიპების განსაზღვრას — მათ შორის ნათხემის რუხ ნივთიერებაში.phys+1

ხანგრძლივი მემკვიდრეობა

კვლევის თანაავტორმა, პროფესორმა პიტერ ჰოლანდმა შეაჯამა დასკვნების მასშტაბი: "მონაცემთა ანალიზი იყო წარმოუდგენლად რთული — დიდი მადლობა მაგისტრანტ იუანჟენ ჟუს — მაგრამ დასკვნა ნათელია: ტვინის ახალ უჯრედებს სჭირდებოდათ ახალი გენები. და არა ნებისმიერი გენები — ეს იყო დამატებითი გენები, რომლებიც წარმოიქმნა დნმ-ის შემთხვევითი გაორმაგებით მანამ, სანამ პირველი თევზი ზღვაში გაცურავდა."biology.ox