Когда дело дошло до названия гена, который мог бы привести к новому пониманию ключевой особенности эволюции, выпускник Гарвардской органической и эволюционной биологии, возглавлявший проект, стремился к чему-то довольно ироническому. Она назвала его ПОПОВИЧ, в честь тренера и президента «Сан-Антонио Сперс» Грегга Поповича.
Эванджелин Баллерини, доктор философии. '10, доцент кафедры биологических наук Калифорнийского государственного университета в Сакраменто, сказала, что она и ее коллеги, включая Елену Крамер из Гарварда, остановились на этом имени, потому что недавно обнаруженный ген вызывает выстрелы в цветочном нектаре, как это делает Попович в своей НБА. команда.
«В конце концов я решил назвать его в честь Грегга Поповича, отчасти потому, что ген играет регулирующую роль в стимулировании развития, подобно тому, как тренер контролирует развитие своей команды», - сказал Баллерини, который является давний фанат «Голден Стэйт Уорриорз» и по совместительству фанат «Селтикс» из-за того, что она провела время в районе Бостона, но уважает «Шпоры» и восхищается лидерством Поповича.
Работа описана в недавно опубликованном исследовании в PNAS.
Нектарные шпоры - это полые трубки, которые выпирают из ряда цветов и имеют решающее значение для увеличения биоразнообразия среди цветковых растений, у которых они есть. Во многих случаях виды с нектарными отростками гораздо более разнообразны, чем их близкие родственники без этой новой черты.
В статье ученые идентифицируют ген, имеющий решающее значение для контроля развития этих шпор у аквилегии обыкновенной, или Aquilegia. Они обнаружили, что он действует как главный регулятор, который, по-видимому, контролирует создание шпор, регулируя активность других генов, подобно тому, как тренер решает, кто играет и когда.
Помимо причудливой ссылки на NBA, что действительно взволновало эволюционных биологов в открытии, так это то, что результаты могут помочь им понять, как организмы приобретают огромное количество форм и признаков, а затем, как эти черты развиваются.
Нектарные шпоры считаются ключевой инновацией в цветах, то есть они считаются новой особенностью, которая помогает организмам максимально использовать окружающую среду и приводит к буму разнообразия. Например, животные, у которых в ходе эволюции появились крылья, за миллионы лет отделились от множества различных видов. Другими ключевыми новшествами являются глаза или позвоночник у млекопитающих.
Большинство ключевых инноваций произошло глубоко в прошлом, что делает определение их происхождения все более трудным. Однако в группе растений, которые изучали исследователи, цветочные нектароносные отростки существуют всего около 5-7 миллионов лет.
Учитывая, что нектарная шпора Aquilegia возникла относительно недавно и образовалась путем модификации одного цветочного органа, она дает уникальную возможность начать анализ эволюционной и генетической основы ключевого нововведения, которое, в свою очередь, даст представление о его происхождении», - написали исследователи.
Исследователи считают, что этот ген является одним из первых ключевых нововведений, для которых ученые определили критический ген, открывающий дверь в ряд областей в понимании того, как форма и морфология достигаются у цветов и других живых существ.
«Нас особенно интересуют новые особенности, которые кажутся очень важными для развития событий видообразования», - сказал Крамер, профессор органической и эволюционной биологии Басси и заведующий кафедрой органической и эволюционной биологии. «С точки зрения морфологического признака, такого как нектарная шпора, мы спрашиваем: как изменилось развитие [вида]? … Это, по сути, дает нам ручку, отправную точку, чтобы попытаться начать понимать эту генетическую сеть."
Исследователи сделали открытие, используя комбинацию методов, включающих генетическое секвенирование и скрещивание видов, а также анализ экспрессии генов. Одним из ключей было использование вида Aquilegia, произрастающего в Китае и известного как единственный представитель этого рода из 60-70 видов, у которого отсутствуют нектарные шпоры.
Команда начала с повторения исследования 1960 года, проведенного русским генетиком В. Прамо, который скрестил цветок без шпорцев с видами со шпорцами и предположил, что единственный рецессивный ген был ответственен за потерю шпорцев. В отличие от Прамо, у них были генетические инструменты, чтобы закончить работу, и они секвенировали геном примерно 300 потомков. Это сузило поиск до чуть более 1000 генов. Дальнейшее генетическое расследование привело их к ПОПОВИЧУ, который они для краткости называют ПОП, и подтвердили это с помощью генетически модифицированного вируса, который сбивает или подавляет целевые гены.
«Мы взяли вид, который имеет шпоры и обычно имеет экспрессию POP, и мы снизили экспрессию POP», - сказал Крамер. «Мы показали, что он потерял свои шпоры, и этот результат связал все это вместе. Мало того, что этот ген специфически экспрессируется в шпорах, но когда вы сбиваете его, он теряет свои шпоры».
Хотя все это убедительные доказательства, необходима дополнительная работа, чтобы подтвердить их выводы.
Есть несколько направлений, в которых мы хотели бы пойти, в том числе попытаться выяснить, как контролируется экспрессия POP, какие гены POP регулируют экспрессию, и что делает ген POP у бесшпорных родственников Аквилегия», - сказал Баллерини.