Новое исследование Университета Сент-Эндрюс обнаружило важную деталь в загадке эволюции всех животных с позвоночником, включая всех млекопитающих, рыб, рептилий и амфибий. В статье, опубликованной в журнале BMC Biology, исследователи обнаружили интригующую закономерность в эволюции генов, которая, по-видимому, имеет важное значение для эволюционного происхождения и диверсификации позвоночных.
У всех животных существуют основные сигнальные пути, которые клетки используют для взаимодействия друг с другом, контролируя такие процессы, как развитие эмбрионов и органов. Сигнальные пути имеют фундаментальное значение для развития животных и являются основными мишенями для мутаций, вызывающих заболевания, а также для разработки фармацевтических препаратов.
Белки, лежащие в основе этих сигнальных путей, играют решающую роль, поскольку они контролируют конечный результат, подобно транспортной системе, направляя клетки к определенным реакциям и экспрессии генов.
Исследователи получили новые данные секвенирования генов у асцидий, миноги и одного из видов лягушек. Они обнаружили, что гены, отвечающие за синтез этих сигнальных белков, эволюционировали особым образом.
Аверагин — это беспозвоночное, которое помогло выявить переход от беспозвоночных к позвоночным. Миноги — это ранняя ветвь в группе позвоночных, что указывает на то, что этот переход произошел на стадии перехода от беспозвоночных к позвоночным.
Исследователи использовали секвенирование ДНК длинных молекул , что позволило им различить различные транскрипты каждого гена. Ранее секвенирование длинных молекул генов, экспрессирующихся у этих конкретных животных, никогда не проводилось. Таким образом, исследователи впервые смогли охарактеризовать реальный диапазон транскриптов и белков, продуцируемых этими генами в процессе развития позвоночных.
В отличие от беспозвоночного морского асцидия, минога и лягушка производили большее количество различных форм белков из отдельных сигнальных генов по сравнению со всеми другими типами генов.
Это значительное изменение в эволюции позвоночных очень поразительно. Учитывая важность этих сигнальных путей в том, как животные принимают решения о том, какие типы клеток, тканей и органов создавать, весьма вероятно, что эти белки сыграли важную роль в том, чтобы сделать позвоночных (животных с позвоночником) отличными и более сложными, чем беспозвоночные.
Ведущий автор исследования, профессор Дэвид Ферриер из Школы биологии, сказал: «Нас очень удивило, насколько эта небольшая группа очень специфических генов выделяется своим поведением по сравнению с любыми другими типами генов, которые мы рассматривали. Будет интересно определить, как эти различные формы белков работают по-разному, создавая то разнообразие типов клеток, которое мы сейчас наблюдаем у позвоночных».
Эти разнообразные белковые вариации не только проливают свет на происхождение эволюции нас и большинства других животных с позвоночником, но и будут важны для будущих исследований, направленных на понимание того, как эти белки и сигнальные пути могут быть использованы для лечения заболеваний.
