Американские ученые выяснили, как небольшие генетические изменения позволили электрическим рыбам развить электрические органы. Открытие может помочь исследователям определить генетические мутации, лежащие в основе некоторых заболеваний человека, передает EurekAlert!.
Исследователи подтвердили, что обнаруженная ими область генетического контроля контролирует только экспрессию гена натриевого канала в мышцах, а не в других тканях. На этом изображении зеленый флуоресцентный белок загорается только в мышцах туловища развивающегося эмбриона рыбки данио.
© Mary Swartz/Johann Eberhart/University of Texas at Austin
Электрические органы помогают электрическим рыбам, таким как электрический угорь, делать множество удивительных вещей: они посылают и принимают сигналы, похожие на пение птиц, помогая этим специфическим рыбам распознавать друг друга – и даже опознавать вид, пол и конкретную особь.
Как эволюционно появились электрические органы? У всех рыб есть дублированные версии одного и того же гена, который производит крошечные мышечные «моторы» – натриевые каналы. Эти белки заставляют мышцы сокращаться. Чтобы могли развиться электрические органы, у электрических рыб отключился один дубликат гена натриевого канала в мышцах и включился в других клетках.
Американские исследователи обнаружили короткий участок гена натриевого канала длиной около 20 букв, который контролирует, экспрессируется ли ген в той или иной клетке. Они подтвердили, что у электрических рыб эта контрольная область либо изменена, либо полностью отсутствует. Вот почему один из двух генов натриевых каналов выключен в мышцах электрических рыб.
В мире есть две группы электрических рыб — одна в Африке, а другая в Южной Америке. Исследователи обнаружили у электрических рыб в Африке мутации в контрольной области, а вот электрические рыбы в Южной Америке полностью утратили эту область. Обе группы пришли к одному и тому же решению для развития электрического органа — потеря экспрессии гена натриевого канала в мышцах. Хоть и двумя разными путями.
Открытие, как отмечают авторы работы, выходит далеко за рамки эволюции электрических рыб. Эта контрольная область есть у большинства позвоночных, включая человека.
В дальнейших исследованиях ученые планируют изучить эту область в базах данных генов человека, чтобы увидеть, насколько велика вариативность у нормальных людей и могут ли некоторые мутации на этом участке привести к снижению экспрессии натриевых каналов и – как следствие – к заболеванию.
Статья опубликована в журнале Science Advances
Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
Источник: sci-dig.ru
