Science журналында жарияланған жаңа зерттеу нәтижелері екі түрлі құрттың гендерінің экспрессия үлгілерін (қосылып-ажыратылу тәртібін) 20 миллион жыл эволюциялық бөлініске қарамастан таңғаларлықтай ұқсас күйде сақтап қалғанын көрсетті.
Вашингтон университетінің геномдық ғылымдар профессоры Роберт Уотерстонның айтуынша:
«Орасан зор эволюциялық арақашықтыққа қарамастан, ген экспрессиясындағы мұндай үйлесімділікті көру — таңғаларлық жаңалық».
Ғалымдар бұл құбылысты консервативті экспрессия деп атайды: егер ген түрлі жасуша типтерінде жұмыс істесе, оның экспрессиясын өзгерту қиын. Ал тек бір немесе аздаған маманданған жасушаларда белсенді гендер өзгеріске бейім. Мысалы бұлшықет пен ішек сияқты негізгі қызметтерге жауап беретін жасушаларда ген жұмыс тәртібі тұрақты сақталған. Ал қоршаған ортаны сезінуге жауап беретін маманданған нейрондық жасушаларда өзгеріс жиірек байқалады. Бұл өзгерістер жаңа ортаға бейімделу қажеттілігімен байланысты болуы мүмкін деген болжам бар.
Зерттеу нысаны: мөлдір және генетикалық зерттеуге қолайлы құрттар Ғалымдар топырақта тіршілік ететін Caenorhabditis elegans пен Caenorhabditis briggsae дөңгелек құрттарының дамуын салыстырды. Екеуі де шамамен 550 жасушадан тұрады, ұзындығы 1 мм, мөлдір және олардың даму кезеңдерін нақты бақылауға мүмкіндік береді. Маңыздысы — бұл құрттарда шамамен 20 000 ген бар, әрі олардың көбі адам гендеріне ұқсас. Екі түр де бірдей дене жоспарына ие, жасуша түрлері де бір-біріне сәйкес келеді. Бұл оларды эволюцияны жасушалық деңгейде зерттеу үшін мінсіз модель етеді.
Гендердің белсенділігін қалай өлшеді?
Зерттеушілер эмбриондық даму кезеңдерінде құрт жасушаларындағы мРНҚ деңгейін (белсенді гендердің көрсеткіші) бір жасуша деңгейінде өлшеу үшін біржасушалық РНҚ секвенирлеу әдісін қолданды. Олар эмбрион небәрі 28 жасушадан тұрған сәттен бастап, толық дамыған жасушаларға дейінгі 12 сағат ішінде ген белсенділігінің өзгеруін бақылады.
Нәтижелер не көрсетті?
- Негізгі жасушаларда (мысалы, бұлшықет, ішек) ген үлгілері сақталған.
- Маманданған нейрондық жасушаларда айырмашылықтар байқалды.
- Бұл айырмашылықтар дене құрылымына әсер етпеген — құрттардың анатомиялық құрылысы бірдей қалған.
Пенсильвания университетінің доценті Джон Айзек Мюррейдің айтуынша:
«Гендердің экспрессиясындағы айырмашылықтардың бейімделу нәтижесі ме, әлде кездейсоқ мутациялардан болған ба — бұл әлі белгісіз. Бірақ мұндай зерттеу тәсілдері бізге эволюция жайлы жаңа сұрақтарды қоюға мүмкіндік береді».
Бұл зерттеу эволюциялық биологияның жаңа парағын ашты. Құрттардағы ген жұмыс тәртібінің 20 миллион жыл бойы сақталуы — тірі ағзаларда даму мен гендік реттелудің тұрақтылығын айқын көрсетеді. Сонымен бірге, өзгерістер тек шектеулі, арнайы жасушаларда болғандықтан, эволюция ағзаның негізгі құрылымын бұзбай-ақ бейімделуге мүмкіндік береді. Бұл тәсіл болашақта адам дамуын, гендердің рөлін және ауруларды зерттеуде маңызды құрал бола алады.