Эволюция: генетическое сходство развития пальцев и гениталий

Исследование под руководством Дени Дюбуля из Университета Женевы (UNIGE) и Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) показало, что один и тот же регуляторный участок ДНК контролирует работу генов-архитекторов (Hox) как при развитии пальцев, так и при формировании наружных гениталий у млекопитающих. Результаты опубликованы в журнале Science.

Общий генетический механизм

  • Гены Hox — «гены-архитекторы», которые определяют план строения тела на разных этапах эмбрионального развития. Одни и те же гены Hox участвуют в формировании как пальцев, так и наружных гениталий.
  • Регуляторная последовательность ДНК — большой участок ДНК, расположенный рядом с кластером Hox-генов, действует как молекулярный переключатель, активируя или подавляя их работу.
  • Ключевое открытие: Используя передовую технику «capture конформации хромосом» на эмбрионах мышей, ученые доказали, что одна и та же регуляторная последовательность ДНК управляет генами Hox при развитии пальцев и гениталий.

Небольшие различия с решающим значением

Идентичные древние механизмы приводят к формированию пениса или клитора, либо к образованию пальцев, в зависимости от небольших различий в использовании регуляторных последовательностей ДНК. Это иллюстрирует принцип эволюционной бережливости — природа повторно использует то, что хорошо работает.

Эволюционная загадка и медицинский аспект

  • Что появилось раньше? Сложно определить, эволюционировали ли пальцы на основе генетической программы гениталий или наоборот. Обе структуры, вероятно, имели высокую адаптивную ценность при переходе от водной к наземной среде: пальцы — для локомоции, а наружные гениталии — для эффективного внутреннего оплодотворения.
  • Объяснение генетических синдромов: Общее использование одних и тех же генов и регуляторных механизмов может объяснить, почему некоторые генетические синдромы у человека (например, гипоспадия) связаны с одновременными пороками развития как полового члена, так и кистей и стоп (например, полидактилия или брахидактилия).