Вы когда-нибудь задумывались, почему на наших руках ровно пять пальцев? У команды доктора Марии Кмиты, безусловно, есть. Исследователи из Института клинических исследований Монреаля и Университета Монреаля раскрыли часть этой тайны, и их замечательное открытие только что было опубликовано в журнале Nature.
Вопрос эволюции
Нам уже несколько лет известно, что конечности позвоночных, в том числе наши руки и ноги, происходят от плавников рыб. Эволюция, приведшая к появлению конечностей, и в частности возникновению пальцев у позвоночных, отражает изменение плана тела, связанное со сменой среды обитания, переходом из водной среды в наземную. Как произошла эта эволюция - увлекательный вопрос, который восходит к работам Чарльза Дарвина.
В августе этого года исследователи из Чикаго, доктор Нил Шубин и его команда, продемонстрировали, что два гена - hoxa13 и hoxd13 - отвечают за формирование плавниковых лучей и наших пальцев. «Этот результат очень интересен, потому что он четко устанавливает молекулярную связь между плавниковыми лучами и пальцами», - сказала Ясин Херджемиль, докторант лаборатории Марии Кмиты и первый автор статьи, опубликованной в Nature..
Однако переход от плавника к конечности не был совершен в одночасье. Летопись окаменелостей указывает на то, что наши предки были полидактильными, а это означает, что у них было более пяти пальцев, что поднимает еще один ключевой вопрос. С помощью какого механизма эволюция способствовала пентадактилии (пяти пальцам) среди нынешних видов?
В частности, внимание группы доктора Кмиты привлекло одно наблюдение: «Во время развития у мышей и людей гены hoxa11 и hoxa13 активируются в отдельных доменах зачатка конечности, тогда как у рыб эти гены активируются в перекрывающихся областях развивающегося плавника», - сказала Мари Кмита, директор исследовательского подразделения генетики и развития Института клинических исследований Монреаля и доцент кафедры медицины Университета Монреаля.
Пытаясь понять значение этой разницы, Ясин Херджемиль продемонстрировала, что, воспроизводя рыбью регуляцию гена hoxa11, у мышей развивается до семи пальцев на лапе, т. е. возвращение к наследственному статусу. Команда доктора Марии Кмита также обнаружила последовательность ДНК, ответственную за переход от рыбьего к мышиному типу регуляции гена hoxa11. «Это предполагает, что это серьезное морфологическое изменение произошло не за счет приобретения новых генов, а просто за счет изменения их активности», - добавила доктор Мари Кмита.
С клинической точки зрения, это открытие подтверждает представление о том, что пороки развития во время развития плода возникают не только из-за мутаций в генах, но и могут возникать из-за мутаций в последовательностях ДНК, известных как регуляторные последовательности. «В настоящее время технические ограничения не позволяют идентифицировать этот тип мутации непосредственно у пациентов, отсюда и важность фундаментальных исследований с использованием животных моделей», - сказала Мари Кмита.