Возможно, скрытый генетический сдвиг способствовал появлению животных с позвоночником. Фото: Shutterstock
Ученые обнаружили неожиданный генетический сдвиг, который может объяснить, как появились позвоночные животные и как они стали такими разнообразными.
Исследователи из Сент-Эндрюсского университета нашли важную подсказку о том, как эволюционировали животные с позвоночником. К этой группе относятся млекопитающие, рыбы, рептилии и земноводные. Полученные данные помогают прояснить ключевой
момент в истории эволюции позвоночных.
Исследование было опубликовано 2 февраля в журнале BMC Biology. Ученые выявили поразительную закономерность в эволюции генов, которая, по всей видимости, тесно связана с появлением и распространением позвоночных.
Как клеточная сигнализация влияет на развитие животных
Все животные зависят от сложных сигнальных путей, которые обеспечивают
взаимодействие клеток. Эти системы управляют важнейшими процессами, такими как формирование эмбриона и рост органов. Поскольку сигнальные пути играют ключевую
роль в развитии, они часто становятся причиной мутаций, вызывающих заболевания, и являются распространенными мишенями для разработки лекарств.
В основе этих путей лежат белки, которые определяют, как сигналы обрабатываются
внутри клеток. Эти белки действуют как центры управления, определяя реакцию клеток и активируя определенные гены.
Молоденькая циона. Фото: Сюнсукэ Согабэ
Сравнение беспозвоночных и ранних позвоночных
Чтобы изучить эволюцию этих белков, исследователи получили новые данные о секвенировании генов асцидий, миног и вида лягушек. Асцидии — это беспозвоночные, поэтому они хорошо подходят для изучения изменений, связанных с переходом от
животных без позвоночника к животным с позвоночником. Миноги представляют собой раннюю ветвь позвоночных, что позволяет определить, когда впервые появились эти генетические изменения.
Команда исследователей обнаружила, что гены, отвечающие за выработку сигнальных белков, во время этого перехода развивались по особому эволюционному пути.
Головастик Xenopus. Фото: Марика Салонна
Первое использование метода секвенирования длинноцепочечной ДНК
Исследователи использовали метод секвенирования длинномолекулярной ДНК, который позволяет разделять и анализировать различные транскрипты, продуцируемые одним
геном. Ранее этот метод не применялся для изучения генов, экспрессируемых у этих животных.
Используя этот подход, ученые впервые смогли задокументировать весь спектр транскриптов и белков, образующихся в процессе развития позвоночных.
Взрослая минога. Фото: Себастьян Шимельд
Расширенное разнообразие белков у позвоночных
В отличие от беспозвоночного асцидии, и минога, и лягушка продуцируют гораздо больше вариантов белков, кодируемых отдельными сигнальными генами. Это увеличение намного превышает показатели для большинства других типов генов.
Этот сдвиг является одним из важнейших изменений, связанных с эволюцией позвоночных. Поскольку эти сигнальные пути влияют на превращение клеток в различные ткани и органы, исследователи полагают, что эти белки, вероятно, сыграли ключевую роль в усложнении строения позвоночных (животных с позвоночником) по сравнению с беспозвоночными.
Почему это открытие так важно
Ведущий автор исследования, профессор Дэвид Ферриер из Школы биологии, сказал: «Мы были очень удивлены, обнаружив, что эта небольшая группа очень специфических генов ведет себя иначе, чем все остальные гены, которые мы изучали. Будет интересно выяснить, как эти различные белковые формы по-разному взаимодействуют друг с другом, создавая разнообразие типов клеток, которое мы наблюдаем у позвоночных».
Эти открытия не только проливают свет на эволюцию позвоночных, но и могут повлиять на будущие исследования в области медицины. Понимание того, как функционируют эти белки и сигнальные пути, в конечном итоге поможет ученым научиться воздействовать на них при лечении заболеваний.
Ссылка: «Секвенирование длинных прочтений выявило повышенное изоформное разнообразие ключевых эффекторных белков транскрипционных факторов межклеточной передачи сигналов на этапе перехода от беспозвоночных к позвоночным» — Нурия П. Торрес-Агила, Марика Салонна, Себастьян М. Шимельд, Стефан Хопплер и Дэвид Э. К. Ферриер, 24 января 2026 года, BMC Biology. DOI: 10.1186/s12915-026-02522-w
Источник: SciTechDaily
