Голубые принты конечностей закодированы в геноме змей?

Сотни миллионов лет назад общий предок млекопитающих, птиц и рептилий обзавелся фаллосом. О его эволюции известно мало, так как мягкие ткани не окаменевают. Однако, сравнивая экспрессию генов, ученые выяснили, что многие гены, работающие при развитии фаллоса, также используются для формирования конечностей у эмбрионов.

Исследование, опубликованное 1 октября в Developmental Cell, показывает, что общие паттерны экспрессии генов в конечностях и фаллосе частично формируются одним и тем же набором некодирующей ДНК — элементами (энхансерами), которые контролируют активность генов в обеих структурах. К такому выводу привели наблюдения, что многие энхансеры конечностей, найденные у животных с конечностями, все еще присутствуют в геномах змей.

"Просто глядя на последовательности ДНК, мы можем заключить, что змеи сохранили множество энхансеров, которые, согласно исследованиям на млекопитающих, мы считали энхансерами конечностей. Прошли десятки миллионов поколений, чтобы эти элементы исчезли, но тот факт, что они все еще есть у змей, заставил нас переосмыслить их функцию", — говорит ведущий автор Дуглас Менке, генетик из Университета Джорджии.

Менке и исследователь Карлос Инфанте изучили активность энхансеров в эмбриональных конечностях и гениталиях мышей и ящериц-анолисов. Оказалось, что одни и те же энхансеры активируются при формировании этих разных придатков у обоих видов.

Авторы протестировали способность версий этого энхансера "конечность-гениталии" от ящерицы и змеи работать у мышей. Версия ящерицы (как и мышиная) могла запускать экспрессию генов в ногах и гениталиях, а змеиная версия — только в гениталиях.

Вывод: многие из этих некодирующих участков ДНК следует классифицировать шире — как "энхансеры придатков", а не только конечностей. Змеи могли сохранить эти элементы некодирующей ДНК именно из-за их роли в развитии фаллоса.

В исследовании использовались геномы трех видов змей: удава обыкновенного, бирманского питона и королевской кобры. Сравнительные геномные исследования такого рода стали возможны лишь в последние годы по мере появления секвенированных геномов.

Следующим шагом будет изучение роли некодирующей ДНК в формировании разнообразных форм гениталий в природе — от двойных гемифаллосов ящериц и змей до морфологического разнообразия фаллосов у млекопитающих.