Вымершие окаменелости раскрывают свой генетический паттерн

Исследователи впервые получили представление о генетической экспрессии у давно вымерших динозавров. Это стало возможным благодаря обнаружению корреляции между генетическим паттерном, наблюдаемым у современных кур и крокодилов, и паттерном различных форм костей вдоль их позвоночника. Впервые выявлена прямая корреляция между генетической экспрессией и морфологической изменчивостью.

Интеграция палеонтологических и генетических данных для понимания эволюции жизни набирает важность последние два десятилетия. Ранее этот подход ограничивался использованием индивидуального развития для интерпретации эволюции морфологических изменений. Теперь прямая корреляция между экспрессией генов и морфологической изменчивостью даёт новое понимание генетической основы эволюции у вымерших динозавров и их родственников.

Гомеозисные гены, или Hox-гены, управляют развитием и паттернированием структур от головы до хвоста у многоклеточных животных. У позвоночных центральная функция этих генов видна в паттернировании позвоночного столба. "Было высказано предположение, что уникальный пространственно-временной паттерн Hox-генов определяет различные морфологии позвонков", — говорит Кристин Бёмер, ведущий исследователь исследования из Университета Людвига-Максимилиана и Баварской государственной коллекции палеонтологии и геологии в Мюнхене, Германия.

Большинство млекопитающих имеют семь шейных позвонков, независимо от длины шеи. Например, у жирафов и мышей по семь шейных костей. В отличие от них, амфибии, рептилии и птицы имеют сильно варьирующее количество шейных позвонков. У крокодилов — девять, а у лебедей с их длинными шеями — даже 25. "Насколько нам известно, генетический код одинаков для млекопитающих, но у архозавров (крокодилов, птиц и их родственников) существует генетическая вариация, которая коррелирует с морфологией позвонков", — отмечает Бёмер. Гипотеза о специфическом для морфологии паттерне Hox-генов была проверена на эмбрионах кур и крокодилов, а результаты применены к ископаемым видам.

В докладе на ежегодном собрании Общества палеонтологии позвоночных исследователи сначала использовали молекулярные методы для установления паттерна экспрессии Hox-генов у современных крокодилов и кур. Затем они проверили корреляцию между паттерном Hox-генов и формой костей. Эти данные были применены к зауроподным динозаврам — знаковой группе ископаемых с высоко вариабельным числом и морфологией позвонков. Этот подход позволил идентифицировать субрегионы в шее вымерших динозавров, которые образовались в результате специфического расширения активности Hox-генов.