Ген миноги помог учёным понять, как появился человеческий мозг
Учёные из Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН совместно с коллегами из Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова обнаружили у миног гомеобоксный ген Anf / Hesx1. Это самый древний ген у современных позвоночных. Результаты исследования, опубликованные в Scientific Reports, подтверждают гипотезу о том, что появление этого гена у позвоночных создало условия для возникновения конечного мозга (телэнцефалона).
Телэнцефалон («конец мозга») — это передний отдел мозга, характерный только для позвоночных, включая человека. Из него развиваются такие важные структуры, как большие полушария.
«Все остальные типы многоклеточных животных не обладают выраженными анатомическими структурами, похожими на телэнцефалон позвоночных, — пояснил профессор Андрей Зарайский. — Это означает, что в ходе эволюции телэнцефалон развился только у предков современных позвоночных».
Учёные предполагают, что формирование телэнцефалона у позвоночных может быть связано с появлением у их предков гомеобоксного гена Anf / Hesx1, ответственного за запуск этого процесса развития у нескольких классов позвоночных.
Для подтверждения гипотезы нужно было доказать, что ген Anf / Hesx1 есть у всех классов позвоночных. Однако до сих пор его не могли обнаружить у бесчелюстных позвоночных (миноги и миксины) — самых древних из ныне живущих классов. Даже недавнее секвенирование генома миноги не показало наличия этого гена.
Чтобы его выявить, команда профессора Зарайского использовала специальные подходы на основе высокоточной изоляции РНК из клеток зачатка телэнцефалона эмбриона миноги. В результате им удалось клонировать ген Anf / Hesx1 у трёх видов этих животных. Одновременно исследователи экспериментально показали, что у миноги этот ген регулирует раннее развитие телэнцефалона, то есть выполняет ту же функцию, что и у других позвоночных.
«Мы обнаружили у миног, самых древних ныне живущих позвоночных, гомеобоксный ген Anf / Hesx1, — сказал Андрей Зарайский. — Это открытие очень важно для подтверждения ранее выдвинутой нами гипотезы. Мы полагаем, что ключевым событием, создавшим условия для возникновения телэнцефалона у позвоночных, включая нас самих, стало появление у их предков гена Anf / Hesx1».
Подтверждение одинаковой функции гена у миноги и других позвоночных говорит об универсальности механизма раннего развития телэнцефалона.