Скрытая эволюция: индивидуальность зашифрована в ДНК глубже, чем ожидалось

Исследователи из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре обнаружили, что эмбрионы, которые выглядят одинаково, могут начинать развитие с удивительно разных генетических инструкций.

«Мы выяснили, что много скрытой эволюции происходит в ранних эмбрионах», — сказал профессор Джоэл Ротман, руководивший исследованием, опубликованным в журнале eLife.

Хотя особи одного вида идентичны в подавляющем большинстве своего генома, ключевые части «инструкций по сборке», используемых на самых ранних стадиях развития эмбриона, могут кардинально различаться между ними.

Эксперимент на червях C. elegans

Учёные использовали модельный организм — нематоду C. elegans — и метод RNAi, чтобы «отключать» генные переключатели, запускающие развитие кишечника. Оказалось, что общепринятая концепция «стандартных для всех» генетических инструкций не работает.

«Мы были поражены, обнаружив, что некоторым представителям вида абсолютно необходим один из критических переключателей, чтобы начать формировать кишечник, в то время как другие могут почти обойтись без него», — отметила ведущий автор исследования Ямила Торрес Клёрен.

Значение открытия

• Для эволюции: Это демонстрирует, как животные могут эволюционировать быстро. Генетические вариации, скрытые в раннем развитии, служат топливом для эволюции.
• Для медицины: Открытие проливает свет на то, почему пациенты по-разному реагируют на лекарства. Черви с небольшими генетическими различиями «дико по-разному» реагировали на генетическое «лекарство» (RNAi).
• Для биологии развития: Это крайний пример «песочных часов» в эмбриональном развитии: очень разные начальные точки (как у особей одного вида) ведут к одинаковому промежуточному этапу (формирование энтодермы), который, вероятно, одинаков у всех животных с пищеварительным трактом, включая человека.

«Потрясающе, что такое важное событие на самых ранних стадиях формирования эмбриона может происходить такими разными способами в пределах одного вида и при этом давать essentially одинаковый результат», — заключил Джоэл Ротман.