Végtagfejlődést segítő génkapcsolót találtak primitív halakban

Időpontja: 2011-07-13

Végtagfejlődést segítő génkapcsolót találtak primitív halakban 2011. július 13.

Kutatók szerint a végtagok és ujjak fejlesztését célzó genetikai instrukciók már a primitív halakban is jelen voltak, több millió évvel azelőtt, hogy leszármazottaik először másztak volna a szárazra.

A genetikai kapcsolók a génaktivitás időzítését és helyét szabályozzák. Amikor egy speciális kapcsolót kivettek egy hal DNS-éből és egérembrióba ültették, a szegmens aktiválni tudta az embriók fejlődő végtagrégiójában lévő géneket – jelentették a PNAS folyóiratban chicagói kutatók. A sikeres csere azt sugallja, hogy a végtagfejlődés receptje megőrződött a 400 millió éves evolúció révén elválasztott fajokban.

„A genetikai kapcsolók, melyek az egérujjakban lévő génkifejeződéseket ösztönzik nemcsak jelen vannak a halakban, hanem a halszekvencia ténylegesen aktiválni tudja a kifejeződést egerekben” – mondja Igor Schneier, a kutatás vezetője. „Ez arról árulkodik, a végtagok előzménye hogyan megy vissza az időben minden szinten, a fosszíliáktól a génekig.”

A genetikai vadászatot egy híres megkövesedett lelet – 2004-ben a kanadai sarkvidéken felfedezett, átmenetet képező Tiktaalik – ösztönözte. A hal és a négylábú tetrapoda közötti átmenetet nyújtó állat olyan uszonyokkal rendelkezik, mely a későbbi, szárazföldi állatok végtagjához hasonló csontszerkezetet mutat. Ezek a hasonlóságok – különösképpen a Tiktaalik és kortársai uszonyában jelenlévő csukló- és kézszerű szakaszok – ösztönözték a laboratóriumi kísérletet, hogy megvizsgálják a homológiát, vagyis a halak és végtagokkal rendelkező állatok megosztott fizikai és genetikai jellegzetességeit.

A kutatócsapat a CsB névre keresztelt genetikai kapcsolót - melyről tudják, hogy az emberekben a végtagfejlődést szabályozza - hasonlította össze egerek, csirkék, békák, valamint a zebrahal és rája hasonló régióival. Mivel ezen fajok mindegyikének utolsó közös őse megelőzi a Tiktaalik-féle „halpodákat”, az összehasonlítás betekintést engedett abba a biológiába, mely időben megelőzte az állatok első szárazon megtett lépéseit.

Schneider és csapata mind az öt fajnál összehasonlította a CsB régiókat, és kiderítette, hogy bizonyos szekvenciák megosztottak a zebrahal, rája és a tetrapodák között. A megőrződés lehetővé tette, hogy megpróbálják kicserélni a fajok között a kapcsoló szekvenciákat és megfigyelni, képesek-e még mindig génkifejeződést előidézni az uszonyban vagy végtagban. Figyelemreméltó módon az egér CsB a zebrahalnál génkifejeződést idézett elő a fejlődő uszonyrégió külső szélén, míg a rája és zebrahal kapcsoló is aktiválni tudta a génkifejeződést az egérvégtag testhez közel eső ujjaiban és csuklójában.

Az eredmények ellentmondanak a korábbi adatoknak, melyek szerint a gömbhal DNS-éből származó kapcsoló nem tudott génkifejeződést előidézni egerek végtagjában, ami azt sugallja, hogy a tetrapodák újfajta fejlődési rendszert fejlesztettek ki. Ám az új kísérletek azt sugallják, hogy a végtagfejlődést szabályozó genetikai kapcsoló a földi evolúcióban már régen megjelent.

A későbbi kísérletek közelebbről vizsgálják majd meg, ezen génszabályozó rendszer hogyan működik, górcső alá veszik a különbségeket azon hal és tetrapoda szegmensek között, melyek az uszony vagy végtag fejlődését szabályozzák. A génkifejeződés időzítését vagy helyét érintő apró változások idézhetik elő azon drámai különbségeket az anatómiában, melyek először tették lehetővé, hogy az állati életformák feltérképezzék a szárazföldet.

Forrás: ScienceDaily