Новое исследование SciLifeLab в университете Упсалы, опубликованное в журнале PLoS ONE, показывает, что гены, имеющие решающее значение для зрения, были увеличены на ранних стадиях эволюции позвоночных и получили различные функции, которые привели к усовершенствованию глаза у позвоночных животных и людей.
Глаз у позвоночных имеет уникальную организацию, которая возникла во время первых позвоночных более 500 миллионов лет назад. Новое исследование, проведенное исследовательской группой во главе с Ксесусом Абало (Xesus Abalo) и Дэном Ларамаром (Dan Larhammar), объясняет как древние дупликации генов играют решающую роль в эволюции новых функций.
Первым шагом стало появление реакции колбочек и палочек сетчатки на свет. Двадцать лет назад первые исследования световых рецепторов у птиц, протеинов, называемых опсины, показали, что цветное зрение возникло раньше черно-белого. Эта гипотеза недавно была подтверждена детальными исследованиями опсиновых генов в широком диапазоне видов позвоночных.
Новое исследование, опубликованное в журнале PLoS ONE, представляет собой подробное описание трансдуцинов в сетчатке рыбок данио, широко используемого экспериментального животного. Этот вид сохраняет не только все пять опсинов предков позвоночных, два из которых были потеряны у млекопитающих, включая у человека, рыбка-данио также демонстрирует наибольшую мультиплицируемость трансдуцинов. В то время как люди имеют по три белка трансдуцина в колбочках и палочках, рыбка-данио имеет пять трансдуцинов в колбочках и четыре – в палочках.
Авторы исследовали судьбы всех девяти генов трансдуцина в сетчатке рыбок данио сообщают, что каждый дубликат отличается от оригинала поразительным образом. Рыбки-данио отображают те же различия, как и люди между трансдуцинами палочек и колбочек. Это значит, что эти два типа клеток приобрели их характерные свойства еще до самого раннего предка позвоночных примерно 420 млн лет.
Эти результаты показывают, что дублирование генов и геномов являются важным источником нового генетического материала, который впоследствии превратился в несколько специализированных функций. Генные дубликаты могут быстро принять измененные образцы экспрессии.
Давно известно, что рыбки-данио имеют возможность обнаруживать ультрафиолетовый свет, и их сетчатка имеет гораздо более широкое распространение цветоразличающих колбочек, чем сетчатка человеческого глаза. Дупликация генов у рыбок-данио привила к формированию зрительной системы, которая позволяет им успешно обитать в определенной среде так же, как и любому другому виду, в том числе и человеку.
Подробнее в научной статье:
Lagman D, Callado-Pérez A, Franzén IE,Larhammar D, Abalo XM (2015) Transducin Duplicates in the Zebrafish Retina and Pineal Complex: Differential Specialisation after the Teleost Tetraploidisation. PLoS ONE 10(3): e0121330. doi:10.1371/journal.pone.0121330
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.