Набор инструментов для генов evo-DevO - это небольшое подмножество генов в геноме организма , продукты которых контролируют эмбриональное развитие организма . Гены инструментария играют центральную роль в синтезе молекулярной генетики , палеонтологии , эволюции и биологии развития в науке эволюционной биологии развития (evo-DevO). Многие из них являются древними и хорошо сохранились среди типов животных .
Инструментарий [ править ]
Гены Toolkit высоко консервативны среди типов , что означает, что они древние, восходящие к последнему общему предку билатериальных животных . Например, у этого предка было по крайней мере 7 генов Pax для факторов транскрипции . [1]
Различия в развертывании генов набора инструментов влияют на план тела и количество, идентичность и структуру частей тела. Большинство генов инструментального набора являются компонентами сигнальных путей и кодируют продукцию факторов транскрипции, белков клеточной адгезии, белков рецепторов клеточной поверхности (и сигнальных лигандов, которые с ними связываются) и секретируемых морфогенов , все они участвуют в определении судьбы. недифференцированных клеток, генерирующих пространственные и временные паттерны, которые, в свою очередь, формируют план тела организма. Среди наиболее важных генов инструментария - гены Hox.кластер или сложный. Hox-гены, факторы транскрипции, содержащие более широко распространенный мотив ДНК, связывающий гомеобоксный белок, участвуют в формировании паттерна оси тела. Таким образом, путем комбинаторного определения идентичности определенных областей тела, Hox-гены определяют, где конечности и другие сегменты тела будут расти у развивающегося эмбриона или личинки . Парадигматический ген инструментария Рах6 / безглазый , который контролирует глаз образование во всех животных. Было обнаружено, что он продуцирует глаза у мышей и Drosophila , даже если мышиный Pax6 / eyeless экспрессировался в Drosophila .[2]
Это означает, что большая часть морфологической эволюции организмов является продуктом вариаций в генетическом наборе инструментов, которые либо изменяются генами, либо приобретают новые функции. Хорошим примером первого является увеличение клюва у большого земляного зяблика Дарвина ( Geospiza magnirostris ), у которого ген BMP отвечает за более крупный клюв этой птицы по сравнению с другими зябликами. [3]
Потеря ног у змей и других чешуекрылых - еще один хороший пример того, как гены меняют характер своей экспрессии. В этом случае ген Distal-less очень недоэкспрессирован или не экспрессируется вообще в тех регионах, где конечности могли бы формироваться у других четвероногих . [4] В 1994 году команда Шона Б. Кэрролла сделала «новаторское» открытие, что этот же ген определяет узор глазных пятен на крыльях бабочки , показав, что гены набора инструментов могут изменять свою функцию. [5] [6] [7]
Гены инструментария, будучи высококонсервативными, также имеют тенденцию развивать одну и ту же функцию конвергентно или параллельно . Классическими примерами этого являются уже упомянутый ген Distal-less , который отвечает за формирование придатков как у четвероногих, так и у насекомых, или, в более мелком масштабе, формирование рисунка крыльев у бабочек Heliconius erato и Heliconius melpomene . Эти бабочки - мюллеровы мимики, чей образец окраски возник в разных эволюционных событиях, но контролируется одними и теми же генами. [8] Это подтверждает теорию Марка Киршнера и Джона Герхарта.Облегченная вариация , которая утверждает, что морфологическая эволюционная новизна генерируется регуляторными изменениями в различных членах большого набора консервативных механизмов развития и физиологии. [9]
См. Также [ править ]
- Бесконечные формы самые красивые
- Как змея лишилась ног
Ссылки [ править ]
- ^ Фридрих, Маркус (2015). «Обновление инструментария гена Evo-Devo: по крайней мере семь подсемейств факторов транскрипции Pax в последнем общем предке авторов двунаправленных животных» . Эволюция и развитие . 17 (5): 255–257. DOI : 10.1111 / ede.12137 . PMID 26372059 . S2CID 5414439 .
- ^ Сюй, ПХ; Ву, я .; Her, H .; Байер, Д.Р .; Маас, Р.Л. (1997). «Гомологи Eya мышей гена отсутствия глаз Drosophila требуют Pax6 для экспрессии в хрусталике и носовой плакоде». Развитие . 124 (1): 219–231. PMID 9006082 . CS1 maint: ref = harv ( ссылка )
- ^ Абжанов, А .; Протас, М .; Грант, BR; Грант, PR; Табин, CJ (2004). «Bmp4 и морфологическая вариация клювов у зябликов Дарвина». Наука . 305 (5689): 1462–1465. Bibcode : 2004Sci ... 305.1462A . DOI : 10.1126 / science.1098095 . PMID 15353802 . S2CID 17226774 .
- ^ Кон, MJ; Щекотка, К. (1999). «Основы развития безногости и осевого рисунка у змей». Природа . 399 (6735): 474–479. Bibcode : 1999Natur.399..474C . DOI : 10.1038 / 20944 . PMID 10365960 . S2CID 4309833 .
- ^ Beldade, P .; Тормозное поле, ПМ; Лонг, AD (2002). «Вклад Distal-less в количественное изменение глазных пятен бабочек». Природа . 415 (6869): 315–318. DOI : 10.1038 / 415315a . PMID 11797007 . S2CID 4430563 .
- ^ Вернер, Томас (2015). «Леопардовые пятна и полосы зебры на крыльях плодовой мушки» . Природное образование . 8 (2): 3.
- ^ Кэрролл, Шон Б .; и другие. (1994). «Формирование узора и определение глазков на крыльях бабочки». Наука . 265 (5168): 109–114. Bibcode : 1994Sci ... 265..109C . DOI : 10.1126 / science.7912449 . PMID 7912449 .
- ^ Baxter, SW; Папа, Р .; Чемберлен, Н .; Хамфрей, SJ; Joron, M .; Morrison, C .; французская константа, RH; Макмиллан, Вашингтон; Джиггинс, CD (2008). «Конвергентная эволюция в генетической основе мюллеровской мимикрии у бабочек Heliconius» . Генетика . 180 (3): 1567–1577. DOI : 10.1534 / genetics.107.082982 . PMC 2581958 . PMID 18791259 .
- ^ Герхарт, Джон; Киршнер, Марк (2007). «Теория облегченной вариации» . Труды Национальной академии наук . 104 (Suppl1): 8582–8589. Bibcode : 2007PNAS..104.8582G . DOI : 10.1073 / pnas.0701035104 . PMC 1876433 . PMID 17494755 .
