Aštuonkojai turi vieną sudėtingiausių nervų sistemų gyvūnų pasaulyje, o naujas tyrimas siūlo netikėtą galimą paaiškinimą: lemiamą vaidmenį galėjo suvaidinti ne patys genai, o tai, kaip jie „išdėstyti“ ir sąveikauja trimatėje DNR struktūroje.
Mokslininkai žurnale „Nature Communications“ paskelbė analizę, kurioje teigiama, kad galvakojų evoliucijoje įvyko didelės DNR reorganizacijos. Tokie pokyčiai, anot tyrėjų, galėjo vykti prieš šimtus milijonų metų ir pakeisti genų tarpusavio ryšius.
Nors DNR dažnai vaizduojama kaip dviguba spiralė, ląstelėje ji būna labai tankiai supakuota ir susukta į trimatę struktūrą. Dėl to net ir toli vienas nuo kito DNR sekoje esantys fragmentai gali fiziškai susiliesti, o tai daro įtaką, kurie genai įsijungia, kada ir kaip stipriai.
Tyrėjų komanda, vadovaujama Theos Rogers iš Vienos universiteto, nagrinėjo, kaip tokia erdvinė genomo organizacija galėjo kisti galvakojų (aštuonkojų, kalmarų ir sepijų) evoliucijoje, lygindama DNR struktūrą su genų aktyvumo ypatybėmis.
Kas rasta galvakojų genomuose
Analizė parodė, kad šiuolaikinių galvakojų protėviai iš Coleoidea grupės patyrė reikšmingus genetinės medžiagos persitvarkymus. Didelės chromosomų atkarpos persikėlė ir susijungė nauja konfigūracija, todėl anksčiau „nutolę“ DNR regionai įgijo galimybę tiesiogiai sąveikauti.
Toks perstatymas galėjo pakeisti genų aktyvumo reguliavimą ir atverti naujų biologinės raidos galimybių. Mokslininkai šį reiškinį apibūdina kaip reguliacinį „susipynimą“ – kai tarp skirtingų genomo dalių susiformuoja vis sudėtingesni ryšių tinklai.
Stabilios „domenų“ ribos ir kintančios DNR kilpos
Tyrime išskiriamos dvi skirtingai besielgiančios erdvinės DNR struktūros. Didesni organizaciniai vienetai – chromatino domenai – evoliucijos eigoje išliko palyginti stabilūs ir, tikėtina, veikia kaip savotiški genomo „skyriai“, padedantys palaikyti tvarką.
O štai mažesnės struktūros, vadinamos chromatino kilpomis, pasirodė esančios gerokai labiau kintančios. Jos sujungia tolimas DNR atkarpas ir sudaro sąlygas joms veikti viena kitą; kilpų išsidėstymas skiriasi tarp rūšių, audinių ir net skirtingų organizmo raidos etapų.
Galimas ryšys su išskirtinėmis aštuonkojų smegenimis
Ypač svarbi detalė – nemažai nustatytų sąveikų aptikta šalia genų, siejamų su nervų sistemos vystymusi ir funkcijomis. Tai leidžia manyti, kad DNR erdvinės organizacijos pokyčiai galėjo prisidėti prie neįprastai sudėtingų galvakojų „smegenų“ evoliucijos.
Aštuonkojų nervų sistema ryškiai skiriasi nuo stuburinių: didelė dalis neuronų yra čiuptuvuose, todėl galūnės gali apdoroti informaciją ir atlikti sudėtingus veiksmus gana nepriklausomai nuo centrinio smegenų mazgo. Tyrimas siūlo, kad tokiai architektūrai galėjo padėti susiformuoti būtent senovinė genomo pertvarka, pakeitusi genų reguliavimo ryšius.
Leave a Reply