Генетический анализ раскрывает общую эволюционную историю рыбьих плавников и конечностей позвоночных
Новое генетическое исследование показывает, что гены, контролирующие развитие дистальных отделов конечностей у позвоночных, имеют глубокую общую эволюционную историю.
В исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, ученые из Чикагского университета и Андалузского центра биологии развития в Испании использовали инструменты генетического редактирования. Они продемонстрировали, что ген gli3, контролирующий рост костей на конце плавников у рыб, играет ту же роль в формировании пальцев у четвероногих существ.
- Этот же ген контролирует процесс как в парных плавниках (предшественниках конечностей), так и в непарном спинном плавнике, который появился раньше парных.
- Это указывает, что последний общий предок лучеперых и лопастеперых рыб почти 500 миллионов лет назад уже обладал генетическим "инструментарием" для формирования своих придатков, который сохранился до наших дней у рыб и четвероногих позвоночных.
Ключевые результаты:
- Используя CRISPR, исследователи "выключили" ген gli3 у рыбки медаки.
- У рыб-мутантов развилась "рыбья версия" полидактилии: множественные радиальные кости в основании плавника и больше лучей.
- Этот эффект проявился как в парных (грудных и брюшных), так и в непарном спинном плавнике.
- Дальнейший анализ показал, что gli3 участвует в пролиферации клеток в плавниках, что указывает на сильные эволюционные сходства между видами.
Эволюционный вывод:
Изначальная, примитивная функция gli3 у всех позвоночных заключалась в стимулировании пролиферации клеток и, следовательно, количества костей на конце придатка. С появлением парных плавников этот древний ген был "кооптирован" и приобрел новую, более специализированную роль — паттернирование (определение формы и структуры) по передне-задней оси.
Это исследование подчеркивает, что, несмотря на огромное внешнее различие анатомии, все позвоночные разделяют общий генетический "план", лежащий в основе разнообразных придатков.