Исследование древнего прошлого генетического кода строения тела
Ученые из Института медицинских исследований Стоуэрс обнаружили, что гены Hox, ключевые регуляторы формирования тела билатерально-симметричных животных, также играют роль в контроле радиально-симметричного плана строения звездчатой актинии Nematostella vectensis.
Результаты, опубликованные 28 сентября 2018 года в журнале Science, дают лучшее понимание древней функции этих генов.
Роль генов Hox у билатерий (животных с двусторонней симметрией, как человек или рыба) хорошо известна: они контролируют идентичность разных сегментов тела в процессе развития. Однако их функция у радиально-симметричных стрекающих (Cnidaria), к которым относятся актинии, медузы и кораллы, оставалась неизвестной.
Чтобы это выяснить, исследователи нарушили функцию генов Anthox1a, Anthrox8, Anthrox6a и Gbx у актинии Nematostella vectensis двумя методами:
- Обработкой короткими шпилечными РНК (shRNA).
- Использованием системы редактирования генов CRISPR-Cas9 для удаления этих генов.
Потеря функции генов Hox привела к выраженным дефектам:
- Нарушению сегментации тела.
- Аномальному формированию щупалец: у мутантных актиний развивалось только 2–3 щупальца вместо обычных четырех. Некоторые щупальца были увеличены и частично срослись, другие — раздвоены.
Выводы исследования:
- Существует "код Hox", регулирующий развитие у стрекающих, что указывает на его глубокую эволюционную древность.
- Возможно, предковая роль генов Hox заключалась как в формировании сегментов тела, так и в придании им идентичности. У современных билатерий эти функции, вероятно, разделились, и гены Hox сохранили только вторую.
- Эволюция не всегда ведет к усложнению. Древние животные-предки уже обладали сложной биологией, регулируемой теми же типами генов (Hox), что и у современных организмов, но эти гены использовались иным способом.
Исследование позволяет заглянуть в возможное прошлое функции генов Hox, существовавших еще у общего предка билатерий и стрекающих около 600 миллионов лет назад.