МикроРНК: взгляд в прошлое
Последний общий предок человека и червей, обитавший в морях около 600 миллионов лет назад, возможно, уже обладал сложным мозгом, выделявшим гормоны в кровь и связанным с различными сенсорными органами. Доказательства получены не из новой окаменелости, а из изучения микроРНК — малых молекул РНК, регулирующих экспрессию генов, — у современных животных.
Учёные из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге (Германия) обнаружили, что эти молекулы находятся в одних и тех же тканях у таких разных животных, как морские анемоны, черви и люди. Это указывает на раннее происхождение этих тканей в эволюции животных. Их выводы, опубликованные в Nature, также открывают новые пути для изучения современных функций конкретных микроРНК.
Животные с разных ветвей эволюционного древа обладают специфичными для своей линии микроРНК. Но у них также есть общие микроРНК, унаследованные от последнего общего предка и сохранившиеся на протяжении всей эволюции животных.
Учёные EMBL исследовали морского многощетинкового червя Platynereis dumerilii, который, как считается, мало изменился за последние 600 миллионов лет. Они визуализировали, где экспрессируются эти консервативные микроРНК, и сравнили Platynereis с другими животными. Оказалось, что у Platynereis эти микроРНК высокоспецифичны для определённых тканей и типов клеток. Более того, была обнаружена консервация тканевой специфичности на протяжении сотен миллионов лет эволюции.
Учёные предположили: если древняя микроРНК обнаружена в определённой части мозга одного вида и в очень похожей области у другого вида, то эта часть мозга, вероятно, уже существовала у их последнего общего предка. Таким образом, они смогли заглянуть в прошлое и получить представление о некоторых чертах последнего общего предка червей и человека.
«Смотря на то, где в теле эволюционировали разные микроРНК, мы можем построить картину предков, от которых у нас нет окаменелостей, и раскрыть черты, которые окаменелости просто не могут нам показать», — говорит Детлев Арендт, руководивший исследованием.
«Мы обнаружили, что у кольчатых червей, таких как Platynereis, и у позвоночных, таких как мы, есть общие микроРНК, специфичные для частей центральной нервной системы, выделяющих гормоны в кровь, а также для других частей центральной или периферической нервной системы, кишечника или мускулатуры», — объясняет Фотини Христодулу, выполнившая большую часть экспериментальной работы. — «Это означает, что наш последний общий предок уже имел все эти структуры».
Знание о том, где экспрессировались микроРНК у наших предков, также помогает понять роль конкретных молекул микроРНК сегодня, давая учёным подсказку, где искать.
«Если известно, что определённая микроРНК эволюционировала, например, в кишечнике, вероятно, она всё ещё выполняет там функцию», — объясняет учёный EMBL Пир Борк.
Далее Арендт и коллеги планируют исследовать точную функцию каждой из этих консервативных микроРНК — какие гены они регулируют и в каких процессах участвуют эти гены, — чтобы определить, какую роль они могли играть в далёком прошлом.