Исследование показало, как одно насекомое обрело крылья
Ученые углубились в эволюционную историю плодовой мушки (Drosophila melanogaster), чтобы раскрыть генетическую активность, которая привела к развитию крыльев — ключевому фактору выживания насекомого.
- Исследователи проанализировали кластер из всего 20 клеток, присутствующий в первый день личиночной жизни мушки.
- Была установлена связь между геном Dpp (активным в эмбрионе) и геном vn, который запускает рост крыла.
- Ген Dpp посылает первый сигнал для активации гена vn. Этот сигнал уникален, так как пересекает клеточные слои.
- Активация vn длится ровно достаточно долго, чтобы включить ген-мишень, который в сочетании с другими сигналами активирует гены, ответственные за рост клеток и завершение развития крыла.
«Наша работа показывает, как при добавлении гена в уравнение получается крыло. Ключ в том, что один фактор роста, Dpp, включает другой фактор роста, vn, но только на короткий период. Абсолютно необходим этот импульс активности, чтобы включить еще один каскад генов, дающий крыло. Но если vn активен слишком долго, крыло не сформируется», — говорит Аманда Симкокс, ведущий автор исследования.
Примерно за пять дней эти 20 клеток дают начало полностью развитому крылу из 50 000 клеток.
Исследование началось с анализа личинки, недавно вылупившейся из яйца. Ученые идентифицировали и изолировали крошечный мешочек клеток — зачаток будущего крыла. Используя окрашивание, они визуализировали последовательность генетических событий.
Анализ показал, что Dpp посылает сигнал из одного клеточного слоя в другой через промежуток, активируя vn. Механизм этой «передачи» через промежуток остается загадкой.
Активация vn — критический шаг для включения сигнального пути Egfr, который запускает серию активаций генов (включая ap и iro-C), управляющих развитием крыла. vn также способен к саморегуляции через петлю обратной связи.
Исследователи также изучили структуру гена, чтобы идентифицировать сайты связывания, необходимые для передачи сигнала. Мутация этих сайтов отключала сигналы.
Исследование опубликовано в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.