Молекулярные биологи из США превратили плавники аквариумной рыбки данио-рерио в некое подобие лап четвероногих обитателей суши, поменяв структуру всего одного из двух генов, управляющих программой роста конечностей эмбриона. Об этом, как передает Trend со ссылкой на ТАСС, сообщила пресс-служба Гарвардского университета.
"Мы просто поверить не могли в то, что одна единственная мутация приведет к формированию абсолютно новых костей и суставов в плавнике рыбы. На Земле сегодня существует свыше 30 тыс. рыб, ни одна из которых не обладает подобными вариациями генов, из-за чего открытие данных мутаций столь сильно удивило нас", - заявил биолог из Гарвардского университета (США) Брент Хокинс, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Хокинс и его коллеги случайно превратили плавники рыб данио-рерио в почти полноценные лапы четвероногих животных, изучая функции и роль разных участков их ДНК, связанных с работой гена Hox11, управляющего ростом конечностей всех позвоночных животных.
Рыба с руками
Внося случайные мутации в те участки генома рыбы, которые были предположительно связаны с Hox11, гарвардские биологи отслеживали изменения в характере роста зародышей и мальков. Эти опыты неожиданно привели к созданию новой мутантной разновидности данио-рерио, чьи передние плавники были похожи по своей анатомии на конечности животных.
Назвав эту разновидность рыбок "рефаимами" по аналогии с мифическими гигантами из библейских легенд, Хокинс и его коллеги попытались выяснить, какие изменения привели к подобной трансформации конечностей у рыбок. Выяснилось, что это явление было связано с появлением точечной мутации в одном из двух генов, waslb и vav2, которые в прошлом не связывались с работой программы формирования конечностей. Первый ген раньше связывался с миграциями клеток и обменом сигнальными молекулами между ними, а второй - в передаче этих сигналов.
Изменение всего одной "буквы" в этих генах, как обнаружили Хокинс и его коллеги, приводит к тому, что в плавниках рыб начинает формироваться не один, а два набора костей, соединенных друг с другом полноценными суставами, сухожилиями и мускулами. Принципы их устройства и формирования в целом повторяют то, как устроены суставы предплечья, рук и кистей человека и прочих сухопутных позвоночных.
Подобное открытие, по словам ученых, говорит в пользу того, что общая "программа" развития сложных конечностей возникла не после выхода предков современных четвероногих животных на сушу, а задолго до этого. По всей видимости, этой способностью обладали предки данио-рерио или даже всех рыб, утратившие ее впоследствии в результате появления мутаций в waslb и vav2.
В ближайшее время гарвардские биологи попытаются понять, почему она исчезла, изучив то, как появление мутаций в этих генах повлияет на скорость движения и поведение рыб как в воде, так и на суше. Эти наблюдения, как надеются ученые, смогут дать первые четкие представления о том, как именно наши предки освоили способность двигаться вне пределов первичного океана Земли.
Изменения генов
Как правило, животные обзаводятся новыми органами, конечностями и прочими функциями жизнедеятельности в результате изменений в структуре "старых" генов, помогающих им решать новые задачи, или в результате больших перестроек генома, порожденных неудачными атаками вирусов. В частности, ученые считают, что челюсти человека и всех остальных позвоночных животных представляют собой сильно видоизмененную жаберную дугу, а наши зубы являются далекими "потомками" чешуи древних рыб. Подобные сходства биологи часто находят, наблюдая за тем, как формируются эти части тела внутри зародышей разных видов позвоночных.
В последние годы ученые пытаются воспроизвести или обратить вспять эти процессы, манипулируя работой генов, управляющих ростом различных частей тела зародышей птиц и животных. В частности, несколько лет назад гарвардским генетикам и их коллегам из Бразилии удалось превратить клюв эмбриона курицы в некое подобие морды динозавров, а также заставить его отрастить ноги, похожие на конечности велоцираптора.