Медузы и мухи заверили общность происхождения глаз
Глаза у всех животных восходят к одному прототипу. На днях эта гипотеза получила весьма экзотическое подтверждение. Пришло оно со стороны исследователей морских глубин.
Манипулируя генами, они установили – хотя детали формирования глаза и могут отличаться, в целом процесс строительства зрительного аппарата идёт во всех случаях по одному алгоритму.
У представителей самых разных филогенетических групп образование будущих органов зрения контролируется генами из семейства Pax – так называемыми мастер-генами, которые имеют общее происхождение.
«Генералом» среди Pax-воинства можно назвать Pax-6, который координирует и направляет работу остальных генов, участвующих в данном процессе. Хотя этот ген есть у человека и довольно широко распространён в животном мире, до сих пор его не удавалось найти у медуз, с которыми имели дело в нынешнем исследовании специалисты Базельского университета (UniBas).
Как теперь выясняется, Pax-6 имеет столь большое значение, что даже у животных, состоящих в очень отдалённом родстве друг с другом, он сохраняется практически в неизменном виде.
То есть фактически можно взять образец Pax-6 у мыши и внедрить его мухе. После этого начавший расти глаз будет обладать «мушиной» структурой.
Это подтверждает координирующую, а не строительную роль Pax-6.На рисунке – схема белка, кодируемого человеческим вариантом данного гена (иллюстрация с сайта pdb.org).
Желеобразные обитатели глубин кому-то могут показаться весьма бесхитростно устроенными существами, но если внимательно их исследовать, то обнаружится, что многие виды имеют очень даже развитые зрительные органы.
Порой это лишь светочувствительные углубления, но у некоторых медуз, как, например, у привлечённой для эксперимента Cladonema radiatum, глаза – очень сложный оптический аппарат с фокусирующей свет на сетчатке линзой.
Ген Pax-6 был открыт в 1994 году профессором Вальтером Герингом (Walter Gehring), который возглавил нынешнее исследование. В ходе него швейцарские учёные штудировали наследственный код C. radiatum, где ген Pax-6 им так и не удалось обнаружить, зато учёные нашли родственные ему Pax-a и Pax-b.
Определив, что в случае медуз из этой пары координатором является первый ген, учёные имплантировали Pax-a в ДНК мухи-дрозофилы и, управляя процессом его активации, смогли вырастить полноценный мушиный глаз в нескольких «неположенных» местах.
Намеренная активация генов «не там, где надо» может привести к тому, что глаз у мушки вырастет в абсолютно невероятном месте – как на этих снимках, где зачаточные органы показаны стрелками (фото Suga et al./PNAS).
Как утверждают авторы в пресс-релизе, полученный результат доказывает – раз Pax-6 и Pax-a практически взаимозаменяемы, они, скорее всего, имеют общее происхождение.
Хотя специалисты и затрудняются утверждать однозначно, как именно гены семейства Pax оказались в медузьей ДНК, у них есть некоторые предположения. Вполне может быть, что медузы получили необходимые им участки ДНК от своего эндосимбионта – водорослей динофлагеллят.
Те, в свою очередь, могли опосредованно заимствовать гены от красных водорослей, а последние – получить их от цианобактерий путём горизонтального переноса.
Вообще говоря, все обладающие глазами живые существа можно условно разделить на три группы по принципу, какой ген «дирижирует» при формировании органов зрения: гидроидные (в их числе и медузы) используют Pax-a, кубомедузы (тоже, кстати, весьма глазастые) – Pax-b, а билатеральные животные и, следовательно, человек – Pax-6.
Выразительные органы зрения этих медуз (яркие точки у основания щупалец) не только напоминают на наши глаза по строению, но и скроены почти по тем же самым генетическим «чертежам» (фото Universitat Basel, с сайта geo.de).
Можно было бы сделать вывод, что эволюция глаз живых существ однажды пошла как минимум тремя разными путями. Однако швейцарцы не согласны с такой точкой зрения.
Ведь если бы всё происходило подобным образом, то вряд ли мастер-гены относились бы все к одной группе Pax.
Вместо этого куда резонней предположить, что когда-то глаза некоего общего предка формировались под управлением нескольких различных Pax-генов. От этого предка потом «отпочковались» различные ветви жизни, разделившиеся на позвоночных и два вида беспозвоночных.
Далее, когда эволюционные пути групп совсем разошлись, в каждой из них «на стройплощадке глаз» получил единоличную власть какой-то определённый ген.
Эта гипотеза, описанная в текущем исследовании, объясняет фантастическую, на первый взгляд, возможность подмены «коллег» генами Pax-группы. Потому-то ген, заимствованный у медузы, вполне может запускать формирование «резервного» глаза у мухи.
САМЫЕ ОПАСНЫЕ МЕДУЗЫ
