Генетический переключатель делает нас похожими на наших "кузенов"-животных
Международная группа биологов обнаружила, как одни и те же гены включаются у млекопитающих, рыб и земноводных на ранних стадиях эмбрионального развития, делая их на короткое время невероятно похожими.
Исследование, проведенное под руководством ученых из Университета Западной Австралии и опубликованное в Nature Genetics, объясняет, почему все позвоночные животные выглядят одинаково на определенной фазе развития эмбриона, известной как филотипическая стадия.
В этот период эмбрионы птиц, рыб и даже людей начинают выглядеть одинаково — прежде чем снова разойтись и превратиться в совершенно разных животных.
Это сходство впервые описал выдающийся эмбриолог XIX века Карл Эрнст фон Бэр, когда его небрежная маркировка образцов привела к случайному смешиванию эмбрионов разных видов позвоночных на филотипической стадии, и он не смог определить, какой эмбрион какому виду принадлежит.
«Мы не могли позволить себе такую ошибку», — сказал геномный биолог Райан Листер из ARC Centre of Excellence in Plant Energy Biology. Поэтому команда изучала мышей из Мадрида, рыб из Севильи и жаб из Неймегена.
Ведущий автор Озрен Богданович объяснил, что исследование показало, как химические «сигнальные метки» в ДНК мышей, рыбок данио-рерио и жаб меняются во время филотипической стадии. Это изменение происходит волнообразно и активирует одни и те же пути развития у каждого животного, способствуя их сходству.
Время достижения филотипической стадии варьируется между видами:
- У рыб и жаб — через 1–2 дня после оплодотворения.
- У мышей — на 9,5-й день.
- У людей эта стадия наступает примерно через четыре недели после зачатия.
«Вероятно, в нашем развитии в этот период также действует похожий тип эпигенетического контроля. Если бы вы поместили человеческий эмбрион рядом с рыбой, жабой и мышью на этой стадии, человеческий эмбрион выглядел бы очень похоже на остальных», — отметил Богданович.
Профессор Листер пояснил, что считается, что позвоночные демонстрируют такое сходство в этот период, потому что именно тогда закладывается фундаментальная структура тела. «Правильное установление плана тела и формирование органов на этой ранней стадии настолько критично для жизни, что молекулярные процессы, лежащие в его основе, остались очень похожими, несмотря на миллионы лет расхождения между этими видами».
Исследование стало возможным благодаря современным технологиям секвенирования ДНК. Некоторые ключевые экспериментальные методы, использованные командой для изучения эмбриогенеза позвоночных, были первоначально разработаны в ходе более ранних исследований геномики растений, что демонстрирует, как достижения в одной научной области могут быть быстро применены для прогресса в другой.