4.3: EvoDevo: Як все це розвивається?

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3366

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Система передачі сигналів та GRN неймовірно гнучка. Незважаючи на те, що існують збережені одиниці (наприклад, ядра та шляхи передачі сигналів), спосіб з'єднання цих законсервованих одиниць між собою може бути різноманітним як всередині ембріона, що розвивається, так і між різними видами. У міру розвитку нових взаємодій це може призвести до новизни. Наприклад, жовте поле на малюнку 2 містить батарею GRN, яка використовується для формування скелетів у класах голкошкірих. У морського їжака показано, що це було повторно використано для створення спеціального личиночного скелета, отриманого з групи клітин, які називаються мікромерами ^1,8 Втрата особливостей також може бути корельована зі змінами зв'язків між генами в GRN. Наприклад, ген pitx1 - це перемикач для скелетного малюнка (це фактор транскрипції, який контролює батарею, яка малює мезодермальні тканини) ⁹. Втрата регуляторного елемента цис, який включає його в тазових областях, призводить до зменшення тазу. Ця мутація поширена в популяціях прісноводних риб, де менший таз може бути корисним, але не в популяціях морських риб, де більш міцний таз може бути корисним ¹⁰ (рис. 6).

Малюнок 6: Еволюція нового елемента підсилювача Аманди Ло та Аджни Рівери редаговану версію цього малюнка можна завантажити за адресою: https://scholarlycommons.pacific.edu/open-images/22/

Є ще багато прикладів еволюції GRN, що призводить до змін у плані тіла, і деякі з них ми розглянемо пізніше. Але хотілося б згадати один останній приклад, з яким ви вже знайомі. Гени Хокса - це синапоморфія тварин, тобто вони унікальні для еволюційного походження тварин і зустрічаються у більшості тварин. У тварин, де гени Хокса були генетично досліджені, гени Хокса часто беруть участь в одному і тому ж процесі - ранній регіоналізації вздовж осі A/P. Різні набори генів Хокса включаються в різних місцях вздовж осі A/P тіла тварини. Цікаво, що це, здається, стародавнє консервоване ядро для малюнка тіла, оскільки багато різних видів демонструють однаковий малюнок (рис. 7).

Рисунок 7: Гени Хокса та їх схеми експресії у Кнідарії та Білатерії. З DuBuc та ін., 2018 опубліковані за ліцензією CC BY 4.0