- Сообщения
- 8.320
- Реакции
- 10.999
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
а наш далекий предок, живший еще 25 миллионов лет назад. Ведь отсутствие хвоста — это общий (синапоморфный) признак всей группы человекообразных приматов, объединяющей, помимо человека, еще шимпанзе, горилл, орангутанов и гиббонов, и отличающий эти виды от всех прочих, хвостатых, приматов. Поразительно, но толком до сих пор не было известно, какие мутации (и как много мутаций) стоят за этой утратой. Теперь, кажется, ответ найден.Среди множества отличительных признаков человека от зверей это отсутствие хвоста. Однако эта особенность нечисто человеческая — среди приматов отсутствие хвоста характерно для всей группы человекообразных обезьян, куда вместе с нами попадают еще шимпанзе, гориллы, орангутаны и гиббоны (именно в таком порядке убывает степень их родства с человеком). Итак, вся группа гоминидов ведет свое происхождение от общего предкового вида, жившего довольно давно: по приблизительным оценкам — около 25 миллионов лет назад. И уже у этого вида хвоста не было, а, соответственно, не было хвоста и у всех его видов-потомков. Так, у первых известных палеонтологам представителей гоминидов — видов рода Proconsul, существовавшего в период между 14 и 21 млн лет назад, — хвоста не было.
А вот у его предков — негоминоидных приматов — хвост был. И значит, где-то на пути к этой эволюционной ветке случилась одна или множество мутаций, которые так изменили ход эмбрионального развития, что рождаться эти животные стали без хвоста. Хвост мог понемногу укорачиваться, накапливая множественные мутации с малым эффектом или пропасть сразу, за счет какой-то мутации с сильным эффектом.
Хвост — это, в сущности, наиболее задний свободный подвижный отдел позвоночника, отходящий от основания туловища. Гены, которые участвуют в развитии позвоночника и каждого его отдела, неплохо изучены. Скажем, для мышей известен 31 ген, мутации в которых приводят к более или менее заметному укорочению хвоста. И все же до последнего времени ученым не было известно, какие именно изменения в ДНК привели к утрате хвоста у гоминоидов. Все те гены, которые участвуют в развитии хвоста у негоминоидных приматов, сохранили свои белковые последовательности в рабочем состоянии и у гоминоидов.
Потеря хвоста является одним из основных анатомических эволюционных изменений, произошедших в линии, ведущей к людям и “антропоморфным обезьянам”. Долгое время считалось, что это морфологическое перепрограммирование у предковых гоминидов приспособило характерный стиль передвижения и способствовало эволюции двуногости у людей. Тем не менее точный генетический механизм, который способствовал эволюции с потерей хвоста у гоминидов, остается неизвестным. Проекты по секвенированию генома приматов позволили выявить причинно-следственные связи между генотипическими и фенотипическими изменениями и обеспечить поиск специфичных для гоминидов генетических элементов, контролирующих развитие хвоста. Здесь представляются доказательства того, что эволюция с потерей хвоста была опосредована вставкой отдельного элемента Alu в геном гоминоидного предка. Демонстрируется, что этот элемент Alu, вставленный в
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
гена TBXT (также называемый T или Brachyury), соединяется с соседним наследственным Alu элемент кодируется в обратной геномной ориентации и приводит к событию альтернативного сплайсинга, специфичному для гоминидов. Чтобы изучить эффект этого события сплайсинга, создали модель мыши, которая имитирует экспрессию продуктов TBXT человека, экспрессируя как полноразмерные, так и пропущенные экзоны изоформ ортолога TBXT мыши. Было обнаружено, что мыши с этим генотипом демонстрируют полное отсутствие хвоста или укороченный хвост, подтверждая идею о том, что пропущенного экзона транскрипта достаточно, чтобы вызвать фенотип потери хвоста, хотя и с неполной пенетрантностью. Мы также отметили, что у мышей, гомозиготных по изоформам с пропущенным экзоном, наблюдались эмбриональные пороки развития спинного мозга, напоминающие дефект нервной трубки, который поражает ≈ 1/1000 новорожденных. Мы предполагаем, что отбор на потерю хвоста вдоль линии гоминидов был связан с адаптивными издержками потенциальных дефектов нервной трубки и что этот древний эволюционный компромисс, таким образом, может продолжать влиять на здоровье человека сегодня.Хвостовой придаток сильно различается по своей морфологии и функциям у разных видов позвоночных.
В частности, у приматов хвост приспособлен к различным условиям окружающей среды, что влияет на стиль передвижения животного. Например, у обезьян-ревунов Нового Света развился цепкий хвост, который помогает животному хватать или удерживать предметы, занимая древесные среды обитания. Однако гоминиды, к которым относятся люди и обезьяны, отличаются от приматов потерей внешнего хвоста. Предполагается, что потеря хвоста произошла около 25 миллионов лет назад, когда линия гоминидов отделилась от древних обезьян Старого Света. оставив только 3-4 хвостовых позвонка для формирования копчика, или копчика, у современных людей. Долгое время предполагалось, что потеря хвоста у гоминидов способствовала двуногой локомоции, эволюционное возникновение которой совпало с потерей хвоста. Недавний прогресс в биологии развития привел к выяснению регуляторных сетей генов, лежащих в основе развития хвоста. В частности, отсутствие фенотипа хвоста в геноме мыши до сих пор зарегистрировало 31 ген из исследования мутантов и встречающихся в природе вариантов. Экспрессия этих генов усиливается при развитии примитивной полосы и формировании задней части тела, включая основную сеть регуляции генов для индуцирования мезодермы и дефинитивной энтодермы, таких как Tbxt, Wnt3a и Msgn1. Хотя эти гены и их взаимосвязи были изучены, точные генетические изменения, которые привели к эволюции потери хвоста у гоминидов, остаются неизвестными, что мешает пониманию того, как потеря хвоста повлияла на другие эволюционные события человека, такие как двуногость.
Эволюция потери хвоста у гоминидов.
а, фенотипы хвоста по всему филогенетическому дереву приматов.
б, просмотр в браузере генома UCSC оценки сохранения посредством выравнивания по нескольким видам в локусе TBXT в геномах приматов. Специфичный для гоминидов Aluэлемент Alu Y помечен красным.
c, Схема гипотетического механизма эволюции потери хвоста у гоминидов.
TBXT-Δexon6 Изоформа TBXT-Δexon6 достаточна для индуцирования фенотипа потери хвоста.
a, Дизайн CRISPR для создания модели Tbxt Δexon6/+ гетерозиготной мыши.
b, мышь Tbxt Δexon6/+ имитирует продукты экспрессии гена TBXT у человека.
c, секвенирование по Сэнгеру продукта Tbxt RT-PCR показывает, что удаление экзона 6 в Tbxt приводит к правильному сплайсингу путем слияния экзонов 5 и 7.
d, репрезентативная мышь — основатель Tbxt Δexon6/+ (день 1), демонстрирующая отсутствие хвоста. Две дополнительные мыши-основатели показаны на.
e, Tbxt Δexon6/+ гетерозиготные мыши демонстрируют гетерогенные фенотипы хвоста, варьирующиеся от абсолютного отсутствия хвоста до длинных хвостов.
sv - крестцовые позвонки;
cv - хвостовые позвонки.
Теоретический сценарий изменения получаемых продуктов гена при вставке мобильного элемента AluY в интрон из-за альтернативного сплайсинга.
Аслева показано образование зрелых мРНК в исходном варианте (как у негоминоидных приматов), при отсутствии вставки мобильного элемента AluY, а справа — образование мРНК при наличии вставки этого элемента в интроне между экзонами №6 и №7 (E6, E7). Видно, что формируется «шпилька» за счет комплементарного спаривания двух элементов Alu и в итоге образуется два варианта зрелой мРНК: более длинный (с экзоном №6) и укороченный (без него). В итоге получаем два разных фенотипа.
B — показано соотнесение экзонов в зрелой мРНК и доменов белка TBXT, считываемых с соответствующих участков. Здесь мы видим, что утрата экзона №6 затрагивает два важных домена в белке, один из которых (TA1) работает как трансактиватор (помогает активировать работу генов), а другой (TR1) — как репрессор (подавляет работу генов).
Конкретное эволюционное преимущество потери хвоста неясно, хотя оно, вероятно, связано с усилением передвижения при не древесном образе жизни. Однако можно предположить, что избирательное преимущество должно было быть очень сильным, поскольку потеря хвоста, возможно, включала эволюционный компромисс между дефектами нервной трубки, о чем свидетельствует наличие пороков развития спинного мозга у мутанта Tbxt Δexon6 / Δexon6 в E11.5. Интересно, что мутации, приводящие к дефекту нервной трубки и/или сакральной агенезии, были обнаружены в кодирующей и не кодирующей областях TBXT гена. Таким образом предполагается, что эволюционный компромисс, связанный с потерей хвоста, сделанный около 25 миллионов лет назад, продолжает влиять на здоровье и сегодня. Это эволюционное понимание сложного заболевания человека может в будущем привести к разработке терапевтических стратегий.
Доп. информация
Гены всех эукариот (живых существ, клетки которых содержат ядро), а значит и всех животных, состоят из экзонов и интронов. Ген — это отрезок ДНК, на котором происходит транскрипция — синтез копии в виде молекулы РНК. На молекуле РНК далее синтезируется белок. Но между этими двумя этапами считывания генетической информации должно произойти еще кое-что: из первичной РНК должны быть удалены «бессмысленные» участки (не кодирующие белок) — интроны, а остальные, кодирующие — то есть экзоны — соединяются снова в цельную цепочку, образуя зрелую мРНК, кодирующую полноценный белок. Этот процесс называется сплайсингом. Надо иметь в виду, что зачастую сплайсинг может происходить несколькими разными способами, что приводит к образованию нескольких разных вариантов зрелой мРНК, а значит и нескольких вариантов белка при последующей трансляции.
Очевидно, что внутриклеточная молекулярная машина, сплайсосома, которая выполняет эту операцию, должна каким-то образом опознавать, где именно надо произвести вырезание (эти места именуются «сайты сплайсинга»). Действительно, внутри генов, как в экзонах, так и в интронах есть особые нуклеотидные последовательности, которые выполняют роль опознавательных и направляющих знаков для этой машины. Кроме того, важно, какую пространственную конфигурацию принимает молекула первичной РНК. Сайты для посадки сплайсосомы в некоторой конфигурации могут оказаться как бы спрятаны от сплайсосомы, и тогда сплайсинг будет проходить альтернативным путем, не задействуя скрытые сайты сплайсинга.
Если вы хотите подписаться на обновления статей в разделе,
то напишите об этом в комментариях или подпишитесь на
Neural Network или Aintelligence
Чтобы задать вопрос, предложить тему для публикации или высказать свое мнение,
то для этого создана тема
Высказывайте своё мнение и комментируйте ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ И РАЗВИТИЮ ЯuToR Science, ваша позиция и оценка — очень важна для нас.
то для этого создана тема
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Высказывайте своё мнение и комментируйте ПО ТЕХНИЧЕСКОЙ ЧАСТИ И РАЗВИТИЮ ЯuToR Science, ваша позиция и оценка — очень важна для нас.
Если вы хотите живого общения с другими членами сообщества,
и при этом получить возможность выиграть криптовалюту на свой кошелёк приглашаем вас в
Тема создана для свободного интеллектуального общения на любые темы!
и при этом получить возможность выиграть криптовалюту на свой кошелёк приглашаем вас в
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
Тема создана для свободного интеллектуального общения на любые темы!
Принимайте участие в наших неординарных, необычных и интересных конкурсах
вас ждет общение и большие денежные призы
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
вас ждет общение и большие денежные призы
Наш телеграм канал
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
и
Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь чтобы видеть скрытые ссылки.
