Генетические и онтогенетические основы эволюции. - ч. 7

6 июня 2013

Ген Hox-8 играет важную роль в развитии скелета у зародышей птиц, млекопитающих и пресмыкающихся.

У таковой трансгенной мухи вприбавок к глазам на голове возникли маленькие фасеточные (мушиные, а не мышиные) глазки на ногах и на антеннах. Этот эксперимент очень показателен. Он свидетельствует о том, что один и тот же фрагмент генома может запускать развитие одного и такого же органа у столь различных организмов, как мышь и муха. Само строение органа определяется не этим геном, а множеством генов, специфичных для каждого вида – мышиный ген индуцировал у мухи развитие мушиных глаз.

У дрозофилы идентифицирован ген, который отвечает за формирование щетинок. Тот же самый ген держит под контролем развитие стрекательных клеток у гидры. У дрозофилы и мыши один и то же ген запускает развитие глаза.

Ученые перенесли ген, контролирующий развитие глаза у мыши в геном дрозофилы. Из-за различий в регуляторных областях этого гена у представителей этих таксонов он врубается на различных шагах онтогенеза. Это приводит к тому, что ребра формируются на различных позвонках.

Из-за этого у удава этот ген работает почти во всех клетках эмбриональной хорды, у курицы — в ее задней части, а у мыши — в передней. Поэтому у удава ребра образуются вдоль всего позвоночника от головы почти до кончика хвоста, у курицы – ближе к хвосту, а у мыши – ближе к голове. На основе очень сходного набора генов в процессе эволюции возникло поразительное разнообразие форм и функций. Конкретные пути эволюционных преобразований только начинают открываться нам в исследованиях по биологии развития.

Змеи, птицы и млекопитающие отличаются по множеству признаков. Какой-то из них – это количество и положение ребер. Ген, которые индуцирует развитее грудной клетки у них (как и у всех остальных позвоночных) один и тот же – Нох-8, отличаются лишь его регуляторные элементы.

Уже сейчас ясно, что в этих изменениях решающую роль сыграло опосредованное естественным отбором накопление малых мутаций в регуляторных областях генов, контролирующих ключевые этапы развития. Они модифицировали уровень транскрипции этих генов, время и место их включения и выключения и это постепенно приводило к значительным изменениям в развитии.