Мир дикой природы на wwlife.ru
Вы находитесь здесь:Новости>>Новости Генетики


Новости Генетики (92)

Российские и зарубежные ученые впервые проследили за появлением большого числа вредных мутаций в ДНК людей и мушек-дрозофил и раскрыли механизм, препятствующий быстрому их накоплению в геноме, говорится в статье, опубликованной в журнале Science.

050517"Мы давно думаем над тем, как человечеству удается справляться с большим количеством мутаций. Каждый новорожденный имеет около 70 мутаций, отсутствующих у его родителей. По текущим оценкам, как минимум 10% будут вредными и будут постепенно накапливаться в геноме. Если бы это было бы так, то человечества в его текущих размерах не существовало бы, что порождает парадокс", — пишут Алексей Кондрашов из  МГУ имени М.В. Ломоносова и его коллеги.

Как рассказывают исследователи, эволюционисты уже несколько десятилетий спорят о том, как работает так называемый "отрицательный естественный отбор" – очистка популяции от вредных мутаций и связанная с ней защита от попадания в эволюционную "яму", тупик развития.

Проблема заключается в том, что не все вредные мутации ведут к смерти зародыша или резкому понижению жизнеспособности организма, и их накопление в геноме того или иного вида может постепенно привести к тому, что он станет неконкурентоспособным. Этого, однако, в большинстве случаев не происходит, что ставит перед учеными вопрос – что помогает естественному отбору "вычищать" такие мутации из генома?

Как рассказывает Кондрашов и его коллеги из Института проблем передачи информации РАН, Сколтеха и зарубежных научных центров, сегодня существует две точки зрения на счет того, как вредные мутации влияют на жизнеспособность их обладателя.

Сторонники первой считают, что каждая мутация вносит свой независимый "вклад" в гибель вида, и каждая из них уменьшает приспособленность на одинаковое относительное значение, постепенно понижая шансы на продолжение рода. Вторая теория говорит о том, что каждая новая вредная мутация наносит значительно больше ущерба, чем предыдущая. Подобная взаимосвязь, которую ученые называют эпистазом, приводит к тому, что индивидуумы, несущие слишком много вредных мутаций, крайне редко оставляют потомство.

Российские биологи и их зарубежные коллеги проверили, какая из этих двух теорий верна, изучив наборы мутаций в ДНК нескольких групп людей, участвовавших в масштабных проектах по секвенированию ДНК в Нидерландах и странах Восточной Азии и Африки, а также мушек-дрозофил, которых другие ученые выращивали в своих лабораториях.

В этих наблюдениях они опирались на простую математическую закономерность – если теория равного вклада верна, то число потомства, оставляемого мушками и людьми, должно плавно понижаться по мере накопления мутаций. Если же для эволюции дрозофил и человека характерен эпистаз, то тогда такие изменения будут нелинейными.

Оказалось, что появление новых вредных мутаций и в геномах мушек, и в ДНК человека влияло на их жизнеспособность больше, чем предыдущие негативные изменения в структуре генов. Как поясняют ученые, это хорошо объясняет то,  почему мы до сих пор не вымерли – негативные мутации усиливают действие друг друга и их накопление резко снижает шансы на то, что их носители продолжат род и распространят свои мутировавшие гены по популяции.

 


Источник: РИА Новости


Ученые нашли у мхов ген, который помогает справляться с высыханием, а у высших сосудистых растений стал основой для выработки древесины, необходимых для жизни на суше.

130317Результаты исследования, проведенного специалистами из Франции и США, опубликованы в журнале Nature Communications.

Первые наземные растения произошли от зеленых водорослей около 450 млн лет назад. Для выхода на сушу им пришлось «изобрести» три новых типа полимеров: кутин (воскоподобное вещество, защищающее поверхность растения от потери влаги), суберин (он нужен для транспорта воды в корнях) и лигнин (выполняет вместе с целлюлозой опорную функцию в составе древесины).

В частности, без лигнина растения никогда бы не смогли достигнуть больших размеров – если в море растительные органы поддерживает вода, то на воздухе им нужно опереться на что-то более прочное. Вот почему мхи, у которых нет лигнина, никогда не вырастают в высоту более, чем на несколько сантиметров. Тем не менее, авторы статьи выяснили, что у мхов всё же имеются некоторые гены, необходимые для синтеза этого вещества.

Ученые работали с мхом Physcomitrella, который часто выступает в роли модельного объекта в лабораторных исследованиях. Ученые отключили у него ген фермента P450, и обнаружили, что у мха перестали дифференцироваться ткани и, главное, пропала защитная кутикула, богатая фенолами. Тем не менее, этот дефект можно было компенсировать, подкармливая мох кофеиновой кислотой, которая фигурирует и в метаболических путях высших растений, лежащих в основе синтеза лигнина.

Получается, предки мхов, защищаясь от пересыхания при помощи кутикулы, тем самым подготовили «изобретение» лигнина - другого механизма, нужного для жизни на суше. То есть на генетическом уровне адаптации для наземного образа жизни возникали в связке. Интересно, что кутикула мхов отчасти напоминает суберин высших растений. Получается, для его синтеза впоследствии также могли пригодиться метаболические пути, понадобившиеся мхам для другой цели.



Источник: infox.ru




Российские генетики нашли новое биологическое и математическое объяснение тому, как возникают пятна и полоски на поверхности тела и шкуре животных, и опубликовали его в журнале PLoS One.

200217Форма тела, окраска и другие внешние отличительные признаки животных зачастую возникают из-за физических феноменов, которыми управляют простые математические законы. К примеру, кишечник всех позвоночных животных можно описать при помощи одной и той же формулы, а кора мозга укладывается в извилины во время роста зародыша по очень простому физическому принципу.

Одна из самых интересных загадок такого рода – то, как и почему шкуры кошек и многих других животных покрыты разноцветными полосками и точками. За последние годы ученые предложили несколько формул, описывающих их формирование, и нашли несколько генов "пятнистости" и "полосатости". При этом биологи не понимали, как работает механизм их появления.

Андрей Зарайский из Института биоорганической химии РАН и его коллеги из МГУ и Физического института РАН в Москве предложили новое оригинальное объяснение тому, как могут формироваться пятна и полоски, используя формулы, которые предложил для их объяснения Алан Тьюринг еще в 1950 годах.

Схема того, как возникает пятнистая окраска рыб и ряда других животныхСхема того, как возникает пятнистая окраска рыб и ряда других животныхВеликий британский математик предположил, что полоски на теле кошек, зебр и пятна на теле леопардов и других животных возникают благодаря наличию в их зародышах двух химических веществ, которые распространяются через весь эмбрион и взаимодействуют друг с другом.

Различия в скорости движения веществ через организм, как показал Тьюринг в своих исследованиях, порождают характерные "точки" и "полоски", распределеные по будущему телу. Схожим образом могут расти и другие структуры в теле животных и человека, в том числе и пальцы на руках и ногах у человека.

Руководствуясь выкладками Тюринга, биологи давно ищут такие молекулы. За последние годы они нашли несколько возможных кандидатов на роль этих биологических "художников".

Проблема, как рассказывают российские исследователи, заключается в том, что ученые ожидали, что молекулы искомых веществ будут устроены совершенно по-разному и заметно отличаться по массе и форме. На самом деле все они похожи друг на друга, из-за этого у биологов возник вопрос – как они могут управлять ростом полосок и пятен?

Ученые из России раскрыли этот секрет, обратив внимание на то, что на скорость распространения подобных белковых молекул-"художников" влияют не только их собственные свойства, но и то, как они взаимодействуют с белковыми структурами, так называемым внеклеточным матриксом, который поддерживает клетки и управляет их миграцией во время роста зародыша.

Ученые построили математическую модель и проверили ее, проследив за тем, как белки WNT и  DKK, управляющие ростом волосяных луковиц в зародышах крыс, взаимодействуют с межклеточной средой. Эти наблюдения подтвердили их гипотезу. Выяснилось, что WNT сильнее "сцеплялся" с межклеточной средой, тогда как связи с ней DKK заметно слабее. В результате этого молекулы WNT распределялись по зародышу более точечно, порождая "лес" из будущих волосяных луковиц на поверхности кожи.

Аналогичным образом, как рассказывают Зарайский и его коллеги, возникал узор из черных пятен на теле желтого сомика-кукушки. Сейчас российские биохимики пытаются понять, как можно управлять этим процессом, и как можно доказать, что именно этот механизм отвечает за появление пятен.


Источник: РИА Новости


Ученые из Института биоорганической химии им. академиков М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова (ИБХ) РАН и Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова обнаружили у миноги, — самого древнего из ныне живущих позвоночных, — гомеобоксный ген Anf/Hesx1. Результаты исследования подтверждают гипотезу о том, что появление этого гена у позвоночных создало условия для возникновения конечного мозга. Статья опубликована в журнале Scientific Reports.

МиногаМиногаКонечный мозг — самый передний отдел головного мозга, характерный только для позвоночных, в том числе и для человека. Именно из этого отдела развиваются такие важнейшие структуры, как большие полушария мозга. Появление в ходе эволюции у позвоночных конечного мозга ученые называют ароморфозом, то есть крупным эволюционным изменением, которое приводит к общему повышению уровня организации организма.

301216В новом исследовании ученые использовали специальные подходы, основанные на высокоточном выделении РНК из клеток зачатка конечного мозга эмбриона миноги. В результате им удалось клонировать Anf/Hesx1 у трех видов этих животных. Параллельно с помощью специальных экспериментов исследователи показали, что у миноги этот ген регулирует раннее развитие конечного мозга, то есть выполняет ту же самую функцию, что и у других позвоночных, что говорит об универсальности механизма раннего развития конечного мозга.

«Это открытие очень важно для подтверждения нашей ранее выдвинутой гипотезы. Мы считаем, что ключевым событием в создании условий для возникновения у позвоночных, в том числе и у нас с вами, конечного мозга было появление у их предков гена Anf/Hesx1», — сказал Андрей Зарайский, руководитель лаборатории молекулярных основ эмбриогенеза ИБХ РАН и один из авторов работы.

 



Источник: infox.ru


Вторник, 22 Ноябрь 2016 09:16

Расшифрован геном гинкго

Автор

Китайские ученые расшифровали геном дерева гинкго - «живого ископаемого», которое дожило до наших дней с мезозойской эры. Новые данные проливают свет на причины живучести этого растения.

ГинкгоГинкгоРезультаты работы, проведенной генетиками из Университета Чжэцзяна, опубликованы в журнале GigaScience.

Гинкго (Ginkgo biloba) - это единственный сохранившийся представитель класса гинкговые, который был когда-то широко распространен по Евразии в мезозое. Первые растения, относящиеся непосредственно к роду гинкго, появились еще в начале юрского периода, около 200 млн лет назад. В наши дни гинкго произрастает в ботанических садах разных стран и активно используется в медицине.

Тем не менее, расшифровка генома гинкго до сих пор представляла непреодолимые трудности для генетиков. Дело в том, что его длина достигает 10 миллиардов пар нуклеотидных оснований. Это поистине астрономический показатель, если учесть, что геном арабидопсиса, модельного вида, на примере которого обычно изучается физиология растений, короче в 80 раз. Гинкго превосходит по длине генома даже кукурузу и орхидей, рекордсменов по этому показателю в растительном мире.

Авторы статьи, работая на пределе вычислительных возможностей компьютеров, смогли справиться с этой проблемой. Расшифрованное ДНК гинкго заняло около 2 терабайт на жестком диске. По словам авторов статьи, аномальная длина генома «живого ископаемого» связана с тем, что в прошлом он подвергся удвоению. Кроме того, доля повторяющихся последовательностей в нем составляет 76,85%, а по длине интронов (некодирующих отрезков ДНК) гинкго оставляет позади все известные виды.

Возможно, именно умножение одних и тех же участков генома и является главным секретом живучести гинкго. Известно, что оно смогло пережить оледенения в Китае, уничтожившие многие другие реликтовые виды, а также ядерные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Из 40 с лишним тысяч генов, которыми обладает гинкго, оно удваивало те, что отвечают за борьбу с растительноядными насекомыми. Также в его геноме закодированы вещества, привлекающие хищных насекомых, уничтожающих фитофагов.

Помимо прочего, гинкго обладает внушительным генетическим арсеналом, позволяющим справляться с бактериальными и грибковыми заболеваниями. Ученые надеются, что секреты гинкго пригодятся при защите культурных растений от вредителей. Кроме того, расшифровка его генома поможет точнее реконструировать родословную голосеменных.


Источник: infox.ru


Генетики смогли извлечь ДНК из древнейших останков "культурной" кукурузы и восстановить ее геном, указавший на более древние корни любимого растения Никиты Сергеевича Хрущева, чем мы считали раньше, говорится в статье, опубликованной в журнале Current Biology.

Найденная кукуруза возрастом 5310 летДревняя кукуруза"Примерно девять тысяч лет назад люди, жившие на территории современной Мексики, начали собирать и есть дикую траву под названием теосинте. Через несколько тысяч лет эта заурядная трава, благодаря селекции и искусственному отбору, превратилась в современную кукурузу. Она настолько сильно отличается от теосинте, что несколько десятилетий назад ученые не могли понять, кто же на самом деле был ее предком", — рассказывает  Нэйтан Уэйлс (Nathan Wales) из Музея естественной истории Дании в Копенгагене.

На сегодняшний день среди ученых нет единого мнения насчет того, где и когда произошло одомашнивание кукурузы. Часть археологов и генетиков считает, что это случилось относительно недавно, около пяти тысяч лет назад, на территории Перу, а другие полагают, что "приручение" кукурузы состоялось значительно раньше, около 10 тысяч лет назад, и произошло на территории Мексики, в долине Техуакан.

Как объясняют ученые, поиски правильного ответа в данном случае затруднены тем, что теосинте совершенно непохожа на современную кукурузу – в ее початке содержится всего 9-12 зерен, которые упакованы в очень прочную "скорлупу" и которые выпадают из нее после достижения зрелости, что очень сильно затрудняет сбор урожая. Соответственно, у ученых не было до недавнего времени никаких идей насчет того, что именно привлекло внимание древних селекционеров в этом невзрачном растении.

Сравнение теосинте и кукурузыСравнение теосинте и кукурузыУэйлс и его коллеги приблизились к ответу на эту загадку, успешно восстановив ДНК из самого древнего на сегодняшний день початка кукурузы, чей возраст составляет 5310 лет. Он был обнаружен в долине Техуакан в 1960 годах экспедицией археологов под руководством Ричарда Макниша (Richard MacNeish), и он хранился, в отличие от всех остальных находок такого рода, в почти стерильных условиях.

Родословная с набором генов, связанных с окультуриванием и улучшением кукурузыРодословная с набором генов, связанных с окультуриванием и улучшением кукурузыХорошие условия хранения, как рассказывает Уэйлс, обеспечили то, что в останках кукурузы сохранилось необычно много растительной ДНК  — около 70% обрывков, которые ученым удалось извлечь из нее, представляли собой части генома кукурузы, а не бактерий или людей, что облегчило его "воскрешение". Благодаря этому ученым удалось восстановить полный геном древней кукурузы, прочтя все гены почти по два раза, и сравнить его с ДНК теосинте и современных сортов этого растения.

Сравнив наборы мелких мутаций в генах древней мексиканской кукурузы и ее родичей, команда Уэйлса с удивлением обнаружила, что данное растение с точки зрения эволюции находилось почти ровно посередине между диким предком кукурузы и ее современными сортами. Это означает, что кукуруза окультуривалась к тому времени уже продолжительное время, и успела приобрести часть генов, которые отвечают за "культурные" свойства кукурузы.

К примеру, у древней кукурузы уже была "мутантная" версия гена tga1, отвечающего за покрытие зерна твердой оболочки, а также zmgl и ba1, отвечающие за цветение кукурузы и рост ее стебля. Другие гены, к примеру, последовательности, отвечающие за накопление крахмала и крепление зерна к початку после созревания, отсутствуют в початке из Техуакана, что означает, что они появились у современной кукурузы заметно позже.

Все это, как считают авторы статьи, говорит о том, что одомашнивание кукурузы началось задолго до этого, примерно 9-10 тысяч лет назад, и продолжалось достаточно долго.  Дальнейшее изучение этой "воскрешенной" ДНК, как надеются генетики, поможет нам понять, какую роль кукуруза играла в жизни древних индейских цивилизаций и как они проводили ее окультуривание.

 


 

Источник: РИА Новости


 

Ученые выяснили, что за исчезновением конечностей у змей стоит изменение одного-единственного участка ДНК. Ученые смогли обратить это изменение вспять и заставили змеиный ген участвовать в образовании конечностей мыши.

241016 pVfyd2WРезультаты исследования, проведенного американскими специалистами из Национальной лаборатории имени Лоуренса, опубликованы в журнале Current Biology.

Как известно, ни одна современная змея не может похвастаться наличием ног. Но еще 120 миллионов лет назад эти рептилии обладали пусть и маленькими, но всё же полноценными конечностями. Авторы статьи решили выяснить, какие же мутации повлекли за собой полное исчезновение змеиных ног.

Оказалось, что всё дело в гене, кодирующем белок «Sonic hedgehog» (он назван в честь ежа Соника из известного мультфильма). Этот ген встречается у большинства позвоночных, включая рыб, и отвечает за эмбриональное развитие конечностей. Точнее, речь идет об энхансере ZRS данного гена: энхансером называется участок ДНК, помогающий специальным белкам связаться с промотером, откуда начинается «считывание» гена, то есть синтез с нее информационной РНК. В данном случаем энхансер ZRS очень удален от промотера (примерно на один миллион нуклеотидных оснований).

Ученые сравнили, как устроен энхансер ZRS у 16 видов позвоночных животных, начиная хрящевыми рыбами и заканчивая змеями. Оказалось, что у питонов, у которых имеются внутренние рудиментарные зачатки ног, энхансер на 80% совпадает с энхансером ящериц. А вот у более продвинутых змей, таких как кобры, у которых даже не осталось рудиментов ног, энхансер имеет гораздо меньше общего с остальными позвоночными животными.

Затем исследователи решили проверить, насколько энхансер ZRS консервативен. Для этого они заменили энхансер мыши энхансером человека (они схожи на 73%) и энхансером рыбы латимерии (уровень сходства 57%), чей последний общий предок с четвероногими животными жил 400 млн лет назад. Оказалось, что в обоих случаях энхансер сработал и у мыши развились нормальные конечности.

Однако когда энхансер мыши был заменен на энхансер питона, у нее заложились лишь рудиментарные ноги с 2-3 пальцами. Когда же ученые вставили в зародыш мыши энхансер кобры, то у грызуна развитие конечностей вообще не происходило. Сопоставив результаты всех этих манипуляций, ученые поняли – в энхансере змей не хватает всего лишь 17 нуклеотидных пар. Когда их вставили в змеиный энхансер и затем снабдили им эмбрион мыши, у нее развились полноценные ноги.

Фактически ученым удалось показать, что такое крупное морфологическое изменение, как исчезновение ног, сводится к утрате небольшого участка ДНК длиной 17 нуклеотидных пар. Теоретически, если обратить его вспять, то змеям можно вернуть конечности, потерянные ими в ходе эволюции много миллионов лет назад.

 


Исотчник: infox.ru


Ученые из университета Массачусетса в Амхерсте (США), под руководством ассистента-профессора Томаса Марески (Thomas Maresca) измерили величину силы, двигающей хромосомы во время деления клеток. Статью об этом, опубликованную в журнале Nature Communications, пересказывает пресс-релиз университета.

211016 0 9d9cd f66efdc6 xlКогда клетка делится, хромосомы выходят из ядра и выстраиваются в линию с помощью т. н. «веретена деления», состоящего из микротрубочек. Затем хромосомы удваиваются и впоследствии те же микротрубочки «растаскивают» их по разделившимся клеткам. Хромосомы крепятся к трубочкам с помощью специальных белков-кинетохоров. Понять механику этого процесса очень важно, ведь малейшая ошибка в расхождении хромосом при клеточном делении приводит к опасным нарушениям, которые могут вызвать рак. А если речь идет о половых клетках — то тяжелые наследственные заболевания.

Несмотря на это, до сих пор не было сколько-нибудь точных и достоверных оценок величины сил, которые двигают хромосомы во время этого процесса. Ранее выдвигавшиеся оценки отличались в сотни и тысячи раз, что, конечно, совершенно недопустимо в науке. Марески с коллегами, судя по всему, смогли решить эту проблему.

Для этого они в течение трех лет изучили под мощным микроскопом свыше 3 тыс. веретен деления. К кинетохорам в них исследователи прикрепляли флюоресцентные молекулы-индикаторы двух типов. Молекулы первого начинали светить ярче, когда к кинетохору прикладывалось давление, в то время, как молекулы второго типа, напротив, тускнели. Поскольку яркость каждого из типов молекул в нормальных условиях была тщательно откалибрована, сопоставление ее изменений позволяло достаточно точно вычислить величину искомой силы. Она оказалась порядка сотни пиконьютонов (пН) — в масштабах клетки это много.

Наблюдения дали и еще некоторые результаты. Во-первых, оказалось, что эта сила исходит именно от нанотрубок. Во-вторых, действует она медленно, но планомерно.

«В клетках есть много разных движущих сил, многие из них похожи на спринтеров. Но та, что измеряли мы — скорее как бульдозер: она прикладывает большую силу медленно, но на постоянной основе».


Источник: Научная Россия


Американские ученые раскрыли молекулярно-генетические механизмы того, почему помидоры, собранные с грядки и съеденные прямо на месте, заметно вкуснее томатов из холодильника или магазинов, говорится в статье, опубликованной в журнале PNAS.

ПомидорыПомидорыКультурные томаты (Solanum lycopersicum) были впервые открыты и одомашнены древними южноамериканскими индейцами, откуда эта культура распространилась в Центральную Америку и попала в Европу вместе с конкистадорами в 16 веке. Считается, что семена этого растения были завезены в Испанию самим Кристофором Колумбом или Эрнаном Кортесом. На сегодняшний день существуют тысячи коммерческих и "домашних" сортов томатов.

Гарри Кли (Harry Klee) из университета Флориды в Гейнсвилле (США) и его коллеги задумались над одним из главных вопросов для всех любителей этого плода – то, почему помидоры, лежавшие долгое время в холодильнике или приобретенные в магазине, обладают менее ярким и интересным вкусом, чем свежие томаты с грядки.

Четыре года назад Кли и его коллеги раскрыли часть этой тайны, обнаружив "секретный ингредиент" в домашних помидорах – набор из восьми ароматических молекул и сахаров, которые придавали томатам их приятный вкус. Что интересно, большая часть этих веществ действовала не на язык людей, а на их нос.

Эти вещества, как показывают новые опыты команды Кли, постепенно исчезают после попадания помидоров в холодильник, причем они пропадают не просто так, а по очень интересным генетическим причинам.

Сравнивая наборы ароматических веществ в клетках помидоров, побывавших в холодильнике и только что сорванных с куста, ученые обратили внимание на необычную вещь – оказалось, что пропал не только "секретный ингредиент" вкуса томатов, но и поменялось то, как была "упакована" их ДНК.

Как объясняют ученые, генетический материал человека и всех других живых существ с обособленным клеточным ядром, в том числе и помидор, упакован в особые белки-гистоны, которые удерживают свернутую ДНК на месте и влияют на "считываемость" отдельных генов.

Эта упаковка, как показали эксперименты Кли и его коллег, необратимым образом меняется в клетках помидоров в том случае, если они находятся долгое время при температурах ниже 12 градусов Цельсия. В результате этого работа многих генов, задействованных в синтезе веществ, придающих томатам "помидорный" вкус и запах, почти полностью прекращается и не восстанавливается даже тогда, когда помидор переносят назад в теплое помещение.

Что интересно, все остальные  вкусовые качества помидора, в том числе содержание сахаров и кислот в его мякоти, не меняются после попадания в холодильник и остаются такими же. Соответственно, все негативные изменения во вкусе происходят только потому, что помидор лишается природных "вкусовых добавок".

Почему это происходит? Скорее всего, как показывают наблюдения Кли и его коллег, помидор подавляет синтез этого "секретного ингредиента" по той причине, что подобным образом он пытается защититься от чрезмерно быстрого испарения воды на холоде. Кроме того, ферменты, отвечающие за сборку молекул запаха и вкуса, работают гораздо медленнее при низких температурах, что может объяснять быстрое исчезновение вкуса и запаха у помидор в холодильнике. Открытие этого факта, как надеются ученые, поможет создать новые сорта помидоров, не теряющие вкус от холода.


Источник: РИА Новости


Пятница, 07 Октябрь 2016 10:15

Почему пальцев именно пять

Автор

Профессор Мари Кмита (Marie Kmita) и ее коллеги из Монреальского университета (Канада) решили разобраться, почему у человека и позвоночных именно по пять пальцев на руках и ногах. Они выяснили, что за различия в развитии конечностей у водных и «сухопутных» животных отвечают различия в деятельности всего одного гена. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature, а их краткое изложение представляет портал Science Daily.

Известно, что наши конечности эволюционировали из плавников. Эволюция, которая привела к появлению членов и, в частности, к возникновению пальцев у позвоночных, отражает изменения скелета, связанные с переменой среды обитания — переходом от водной среды к жизни на суше.

071016 7cca0d7b42Совсем недавно — в августе этого года — исследователь из Чикаго, профессор Нил Шубин и его команда, показали, что два гена — hoxa13 и hoxd13 — ответственны за формирование лучей плавников и наших пальцев. «Этот результат очень интересен, потому что он четко устанавливает молекулярную связь между лучами плавников и пальцами», — сказал Ясин Херджемил (Yacine Kherdjemil), докторант в лаборатории Марии Кмиты и первый автор статьи.

Тем не менее, переход от плавников к рукам и ногам не происходил одномоментно. Ископаемые останки указывают на то, что наши далекие предки были многопалыми, а это означает, что у них было больше, чем пять пальцев. Вопрос, почему же у нас в итоге их именно пять.

В ходе лабораторных экспериментов авторы исследования обратили внимание на то, что во время роста эмбрионов мыши и человека гены hoxa11 и hoxa13 активируют рост лишь отдельных областей зачатков конечностей, в то время как у рыб эти гены активируются в перекрывающихся областях, что ведет к  развитию плавников.

Пытаясь понять значение этого различия, ученые показали, что при воспроизведении рыбьего типа гена hoxa11 у мышей, они развивают до семи пальцев на каждой лапе, то есть, образно говоря, возвращаются к исконному облику. Мари Кмита также обнаружила последовательность ДНК, ответственную за переход между рыбьим и мышиным типом регулирования для гена hoxa11. «Мы предполагаем, что это значительное морфологическое изменение произошло не за счет приобретения новых генов, но изменения их деятельности», — сказал исследователь.

С медицинской точки зрения, это открытие подтверждает гипотезу, согласно которой пороки развития в период внутриутробного развития происходят не только из-за мутаций в генах, но и за счет изменения работы последовательностей ДНК, известных как регуляторные последовательности.

«В настоящее время технические ограничения не позволяют идентифицировать этот тип мутации непосредственно у пациентов, поэтому важно проведение фундаментальных исследований с использованием животных», — рассказала профессор Кмита.

 


 

Источник: Научная Россия


 

Страница 1 из 7

Случайные статьи

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Предыдущая Следующая

Палеонтологи доказали, что примитивные насекомые пользовались воздушным транспортом

18-10-2012 Просмотров:7039 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Палеонтологи доказали, что примитивные насекомые пользовались воздушным транспортом

Бескрылые ногохвостки использовали крылатых насекомых, поденок, для расселения. Бледный нарост в основании крыла подёнки. Это и будет ногохвостка. (Фото авторов работы.)Британские палеоэнтомологи под руководством Дэвида Пэнни из Манчестерского университета нашли в...

Насекомые начали заботиться о потомстве 100 млн лет назад

03-04-2015 Просмотров:3348 Новости Палеонтологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Насекомые начали заботиться о потомстве 100 млн лет назад

Самый ранний пример заботы насекомых о своем потомстве обнаружили китайские ученые в янтарях Бирмы (Мьянмы). Уже в середине мелового периода пластинчатые червецы вынашивали молодь внутри специального воскового кокона, оберегавшего новорожденных...

Кузнечик из Эквадора оказался обладателем самого тонкого голоса в мире

10-06-2014 Просмотров:3432 Новости Зоологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Кузнечик из Эквадора оказался обладателем самого тонкого голоса в мире

Энтомологи открыли в джунглях Южной Америки кузнечиков, которые поют на сверхвысоких частотах и к тому же очень громко. Издавать ультразвуковые сигналы этим насекомым помогают особые резонаторы на крыльях. Открытый укзнечикСтатья с...

Метанокисляющие археи оказались автотрофами

07-11-2012 Просмотров:7228 Новости Микробиологии Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Метанокисляющие археи оказались автотрофами

В природе метан образуется из органических остатков в условиях отсутствия кислорода. И если бы не архебактерии, которые его окисляют, живым существам на Земле пришлось бы туго: метан намного более сильный...

Биологи нашли мох, завлекающий насекомых-опылителей при помощи запаха

19-07-2012 Просмотров:5820 Новости Ботаники Антоненко Андрей - avatar Антоненко Андрей

Биологи нашли мох, завлекающий насекомых-опылителей при помощи запаха

Рогозубый мох использует примитивных насекомых ногохвосток в качестве опылителей, привлекая их при помощи специфического запаха, что роднит эти примитивнейшие организмы с цветочными растениями, стоящими на вершине эволюции, заявляют американские биологи...

top-iconВверх

© 2009-2017 Мир дикой природы на wwlife.ru. При использование материала, рабочая ссылка на него обязательна.