Генетика миниатюрности: почему некоторые рыбы-бычки остаются крошечными
Исследователи из Мичиганского университета выяснили, почему рыбы-бычки (Gobiidae), семейство, насчитывающее более 2000 видов, демонстрируют огромный разброс в размерах — от менее дюйма до более фута в длину. Постдокторант Эмили Тройер обнаружила, что миниатюрные виды бычков используют одни и те же генетические пути для регуляции размера на протяжении более 50 миллионов лет, с эпохи эоцена.
Ключевые гены-ингибиторы роста
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Science, показало, что у миниатюрных бычков наблюдается повышенная экспрессия (upregulation) двух генов, подавляющих рост:
- CDKN1B — ген, ингибирующий рост, блокируя деление клеток в определённой точке клеточного цикла.
- ING2 — также связан с регуляцией и ограничением количества клеток.
У крупных видов бычков, напротив, высокоактивны гены, связанные с размножением и пролиферацией клеток.
Методология исследования
Для выявления генов, ассоциированных с размером тела, учёные:
- Построили филогению (генеалогическое древо) для 162 видов бычков.
- Сфокусировались на трёх группах, где неоднократно независимо возникали как миниатюрные, так и крупные формы.
- Использовали сравнительные транскриптомные методы и анализ дифференциальной экспрессии генов (differential gene expression analysis), чтобы сравнить активность генов у крупных и мелких видов.
Эволюционная консервативность и значение
- Консервативный механизм: Ген CDKN1B также контролирует размер тела у мышей. Его "нокаут" приводит к увеличению мышей в два раза из-за возросшего числа клеток.
- Глубокие эволюционные корни: Миниатюрные бычки используют одни и те же генетические пути для регуляции размера на протяжении десятков миллионов лет.
- Фундаментальное значение: Понимание контроля над размером тела важно не только для эволюционной биологии, но и для биомедицины, например, для изучения роста опухолей.
Как отмечает старший автор исследования Дахиана Арсила из Океанографического института Скриппса, "правила роста и размера глубоко общи для всех позвоночных".