Халықаралық биологтар тобы организмнің қарапайым құрылысы оның генетикалық механизмдерінің қарапайымдылығымен міндетті түрде байланысты деген кең таралған пікірді жоққа шығарды. Теңіз анемонының геномының егжей-тегжейлі картасын жасау арқылы ғалымдар оның реттеуші желісі күрделілігі мен құрылымы жағынан дрозофила мен сүтқоректілердегі гендерді басқару жүйелерімен салыстыруға болатынын анықтады.

Теңіз анемоны: күтпеген күрделі генетикасы бар ежелгі туыс

Nematostella vectensis теңіз анемоны адам эволюциялық тармағынан жарты миллиард жылдан астам бұрын бөлініп кеткен. Сырттай ол қарапайым қапшыққа ұқсайды, оның щупальцалары бар, бұл ұзақ уақыт бойы оның геномды реттеу жүйесі де ата-бабаларында өте қарапайым болған деп болжауға негіз болды. Биологтар бір ДНҚ-дан әртүрлі жасуша типтерін құруға мүмкіндік беретін күрделі механизмдер көз, аяқ-қол және ми дамуына параллель түрде, әлдеқайда кейін пайда болды деп есептеген.

Генетикалық күрделілікті зерттеу әдісі

Бұл болжамдарды тексеру үшін Nature Ecology & Evolution журналында жарияланған зерттеу авторлары ДНҚ тізбегін оқумен шектелмеді. Олар 60 000 жеке жасушадағы генетикалық материалдың физикалық күйін scATAC-seq әдісі арқылы зерттеді. Бұл тәсіл хроматиннің ДНҚ-сы «шашыраңқы» болып, реттеуші ақуыздармен байланысуға қолжетімді болатын аймақтарын анықтауға мүмкіндік береді. Осылайша, ғалымдар әр жасушаның ядросына үңіліп, дәл сол сәтте қандай нұсқаулар белсенді екенін көре алды.

Реттеуші желілердегі күтпеген жаңалықтар

Талдау барысында 112 мыңнан астам реттеуші элементтер — энхансерлер мен промоторлар анықталды, бұл әлдеқайда күрделі анатомиясы бар организмдердегі көрсеткіштермен салыстыруға келеді. Бұл жүйенің жұмыс істеу принциптері, соның ішінде гендерді белсендіру үшін қашықтағы күшейткіштерді пайдалану, жануарлар эволюциясының ерте кезеңдерінде-ақ қалыптасқанын көрсетеді.

Тіндердің эволюциясы туралы жаңа деректер

Толық карталау тіндердің эволюциясы саласында да күтпеген жаңалықтар әкелді. Анемонның щупальцалары мен денесінің бұлшықеттері мүлде бөлек гендік желілер арқылы басқарылады, бұл олардың тәуелсіз пайда болғанын көрсетеді. Сонымен қатар, кейбір нейрондардың реттеуші профилі ас қорыту жүйесінің жасушаларының профиліне өте ұқсас болып шықты, бұл жүйке жүйесінің ежелгі ас қорыту механизмдерімен байланысы туралы гипотезаны растайды. Жоғары сатыдағы жануарлардан басты айырмашылығы — промоторларда (TATA-бокстар) арнайы тізбектердің болмауы, ал бұл бізде гендердің жұмысын нәзік реттеуге жауап береді.

Зерттеудің маңызы

Бұл зерттеудің нәтижелері күрделі тіршілікті құруға арналған генетикалық «құралдар» кембрийлік жарылыстан әлдеқайда бұрын дайын болғанын дәлелдейді. Эволюция адамға немесе жәндіктерге арналған реттеу принциптерін жаңадан ойлап тапқан жоқ, керісінше 600 миллион жылдан астам бұрын пайда болған архитектураны пайдаланып, жетілдіріп отырған.