Научници са Универзитета Сент Ендруз идентификовали су важан део који недостаје у разумевању како су животиње са кичмом прво еволуирале. Ово укључује сисаре, рибе, гмизавце и водоземце. Налази помажу да се објасни како су кичмењаци настали и диверсификовани од једноставнијих животињских предака.
Истраживање је објављено 2. фебруара у часопису БМЦ Биологи. У студији, истраживачи су открили необичан образац у начину на који су одређени гени еволуирали, што сугерише да су ове промене играле кључну улогу у раном развоју и ширењу живота кичмењака.
Како ћелије комуницирају током развоја
Све животиње се ослањају на сложене сигналне путеве који омогућавају ћелијама да комуницирају једна са другом. Ови путеви воде критичне процесе као што су формирање ембриона и развој органа. Они су неопходни за нормалан раст и такође су уско повезани са болешћу када се појаве мутације, због чега су честе мете у развоју лекова.
У сржи ових путева су специјализовани протеини који одређују како се сигнали тумаче унутар ћелија. Ови протеини делују као контролне тачке, усмеравају ћелије ка специфичним понашањима и обрасцима генске активности.
Поређење морских прскалица, минога и жаба
Да би боље разумели како су ови системи еволуирали, истраживачи су генерисали нове генетске податке из морских прскалица, лампуге и врсте жаба. Морске шприце су бескичмењаци, што их чини корисним за идентификацију разлика између животиња без кичме и оних са њима. Миноже представљају једну од најранијих грана кичмењака, помажући истраживачима да одреде када су се кључне генетске промене први пут појавиле.
Тим је открио да су гени одговорни за производњу сигналних излазних протеина еволуирали на посебан начин током преласка са бескичмењака на кичмењаке.
Први поглед помоћу секвенцирања дугих молекула ДНК
Студија се ослањала на секвенцирање дугих молекула ДНК, технику која омогућава одвајање и идентификацију различитих транскрипата које производи један ген. Овај приступ никада раније није примењен на гене изражене у овим конкретним животињама.
Као резултат тога, истраживачи су по први пут успели да мапирају читав низ транскрипата и протеина које су генерисали ови гени током развоја кичмењака.
Пораст разноликости протеина
За разлику од морске шприце, и лампуга и жаба произвеле су много више верзија протеина из појединачних излазних гена за сигнализацију. Ово повећање је било далеко веће од онога што је примећено код већине других типова гена.
Размере ове промене су се јасно истицале. Пошто ови сигнални путеви утичу на то како ћелије постају различита ткива и органи, истраживачи верују да је проширена разноликост протеина вероватно допринела повећању сложености која се види код кичмењака (животиња са кичмом) у поређењу са бескичмењацима.
Зашто су ови налази важни
Водећи аутор, професор Давид Фериер са Биолошке школе, рекао је: „Било нас је веома изненађујуће видети како се овај мали избор веома специфичних гена истиче у начину на који се понашају у поређењу са било којом другом врстом гена коју смо посматрали. Биће узбудљиво утврдити како ови различити облици протеина функционишу на различите начине да генеришу разноликост типова ћелија које сада видимо у краљежници.
Осим што нуде увид у то како су кичмењаци еволуирали, ове варијације протеина би се такође могле показати вредним за будућа истраживања. Разумевање како ови путеви функционишу и могу се прилагодити може на крају помоћи научницима да развију нове приступе за управљање болестима.
