_ Cartea de rețete a lui Evolution: Cum ' erorile copy paste au dus la zborul insectelor, camuflajul caracatiței și cunoașterea umană

În urmă cu șapte sute de milioane de ani, o creatură remarcabilă a apărut pentru prima dată. Deși s-ar putea să nu fi fost prea mult de privit conform standardelor actuale, animalul avea o față și o spate, o parte de sus și una de jos. Aceasta a fost o adaptare revoluționară la acea vreme și una care a stabilit planul de bază al corpului pe care majoritatea animalelor complexe, inclusiv oamenii, l-ar moșteni în cele din urmă.

Animalul discret locuia în străvechile mări ale Pământului, probabil târându-se. de-a lungul fundului mării. Acesta a fost ultimul strămoș comun al bilaterianilor, un supergrup vast de animale, inclusiv vertebrate (pești, amfibieni, reptile, păsări și mamifere) și nevertebrate (insecte, artropode, moluște, viermi, echinoderme și multe altele).

Până în ziua de azi, peste 7.000 de grupuri de gene pot fi urmărite până la ultimul strămoș comun al bilaterianilor, conform unui studiu asupra a 20 de specii bilateriane diferite, inclusiv oameni, rechini, eferice, centipede și caracatițe. Descoperirile au fost făcute de cercetătorii de la Centrul pentru Reglementare Genomică (CRG) din Barcelona și sunt publicate astăzi în revista Nature Ecology & Evolution.

În mod remarcabil, studiul a constatat că aproximativ jumătate dintre aceste gene ancestrale au de atunci a fost reutilizat de animale pentru utilizare în anumite părți ale corpului, în special în creier și țesuturi reproductive. Descoperirile sunt surprinzătoare, deoarece genele antice, conservate, au de obicei funcții fundamentale și importante, care sunt necesare în multe părți ale corpului.

Când cercetătorii s-au uitat mai atent, au găsit o serie de „copy paste” întâmplătoare. erorile din timpul evoluției bilateriane au fost de vină. De exemplu, a existat un moment semnificativ timpuriu în istoria vertebratelor. O grămadă de gene specifice țesuturilor au apărut pentru prima dată coincid cu două evenimente de duplicare a genomului întreg.

Animalele ar putea păstra o copie pentru funcții fundamentale, în timp ce a doua copie ar putea fi folosită ca materie primă pentru inovarea evolutivă. Evenimente ca acestea, la diferite grade de scară, au avut loc în mod constant în arborele evolutiv bilaterian.

„Genele noastre sunt ca o vastă bibliotecă de rețete care pot fi gătite diferit pentru a crea sau schimba țesuturi și organe. Imaginați-vă. ajungeți la două copii ale unei rețete de paella din întâmplare. Puteți păstra și savura rețeta originală, în timp ce evoluția modifică copia suplimentară, astfel încât să facă risotto.

„Acum imaginați-vă că întreaga carte de rețete este. copiat — de două ori — și posibilitățile pe care le deschide pentru evoluție. Moștenirea acestor evenimente, care au avut loc cu sute de milioane de ani în urmă, trăiește în majoritatea animalelor complexe de astăzi”, explică Federica Mantica, autorul lucrării și cercetător la Centrul de Reglementare Genomică (CRG) din Barcelona.

Autorii studiului au găsit multe exemple de funcții noi, specifice țesuturilor, posibile prin specializarea acestor gene ancestrale. Rolul specializat în testicul atât la vertebrate, cât și la insecte. Importanța acestora este evidențiată de faptul că problemele cu aceste gene pot perturba producția de spermatozoizi, afectând atât fertilitatea la șoareci, cât și la muștele fructelor.

De asemenea, specializarea genelor ancestrale. au pus bazele dezvoltării sistemelor nervoase complexe. De exemplu, la vertebrate, cercetătorii au descoperit gene esențiale pentru formarea tecilor de mielină în jurul celulelor nervoase, care sunt esențiale pentru transmiterea rapidă a semnalului nervos. La oameni au identificat, de asemenea, FGF17, despre care se crede că joacă un rol important în menținerea funcțiilor cognitive până la bătrânețe.

La insecte, genele specifice s-au specializat în mușchi și în epidermă pentru formarea cuticulelor, contribuind la capacitatea lor de a zbura. În pielea caracatițelor, alte gene s-au specializat în a percepe stimuli lumini, contribuind la capacitatea acestora de a-și schimba culoarea, de a se camufla și de a comunica cu alte caracatițe.

Prin studierea evoluției speciilor la nivel de țesut, studiul demonstrează că schimbările în modul în care genele sunt utilizate în diferite părți ale corpului au jucat un rol important în crearea unor caracteristici noi și unice la animale. Cu alte cuvinte, atunci când genele încep să acționeze în anumite țesuturi, aceasta poate duce la dezvoltarea de noi trăsături sau abilități fizice, care în cele din urmă contribuie la evoluția animalelor.

„Munca noastră ne face să regândim rolurile și funcțiile pe care le avem. ne arată că genele care sunt cruciale pentru supraviețuire și care au fost conservate de-a lungul a milioane de ani pot, de asemenea, să dobândească foarte ușor noi funcții în evoluție.

„Reflectă actul de echilibru al evoluției între păstrarea rolurilor vitale și explorarea noi căi”, conchide profesorul de cercetare ICREA Manuel Irimia, coautor al lucrării și cercetător la Centrul de Reglementare Genomică.

(Fluierul)