Žmogaus akies evoliucija Ilgam laikui Viena sudėtingiausių paslapčių biologijoje – veiksmų seka, reikalinga primityviam šviesai jautrumui paversti sudėtinga fotografine sistema, ginčijamasi.

Nauji tyrimai rodo, kad kai kurie stuburinių regėjimo komponentai galėjo susiformuoti ne palaipsniui, nes jų genai perduodami pagal šeimos linijas, bet buvo „pavogti“ iš visiškai skirtingų gyvenimo šakų.

„Bent viena naujovė, lėmusi dabartinę stuburinių akių struktūrą, atsirado ne dėl laipsniško kitų gyvūnų genų „užlopymo“, o dėl naujos DNR įvedimo iš bakterijų horizontalaus genų perdavimo būdu. Paaiškinkite Molekulinis biologas Mattas Dougherty iš Kalifornijos universiteto San Diege (UCSD) socialiniame tinkle „Twitter“.

Horizontalus genų perdavimas Jame aprašomas genetinės medžiagos perdavimo tarp skirtingų organizmų tipų, tokių kaip genų mainų virusai ar lipnios bakterijos, procesas.

Vienas iš pagrindinių bruožų, išskiriančių mūsų tikslaus fokusavimo, į fotoaparatą panašias akis nuo bestuburių, yra šviesą jautrių audinių atskyrimas nuo ląstelių, atsakingų už šviesą reaguojančių molekulių perdirbimą.

Verta paminėti, kad bestuburiai taip pat turi nuostabias akis, todėl jie akivaizdžiai sukūrė skirtingus regėjimo aštrumo sprendimus. Mes pasikliaujame tik IRBP, o jie – ne, o tai reiškia, kad šio bakterinio geno įsigijimas nukreipia mus į evoliucijos kelią, dėl kurio mūsų akys tampa tokios, kokios yra. 7/

– Mattas Daugherty (@Daugherty_Lab) 2023 m. balandžio 10 d

Tai priklauso nuo mechanizmų, kuriais iš tikrųjų perkeliamos molekulės, vadinamos retinoidais, tarp skirtingų ląstelių. Labai konservuotas retinoidinius receptorius surišantis baltymas (IRBP) Tai atlieka perkėlimą ir, remiantis šiuo nauju tyrimu, atsirado iš bakterinio geno, kuris staiga atsirado į stuburinius panašiose akyse daugiau nei prieš 500 milijonų metų.

IRBP ne tik nėra bestuburiuose, bet ir jokioje kitoje sudėtingoje ląstelėje – nuo ​​medžių iki amebų iki mielių. Vienintelis mūsų turimas geno įrašas Seka, panaši į tą, kuri koduoja IRBP, yra iš bakterijų.

Išanalizavus daugiau nei 900 genomų, MIT molekulinės biologijos absolventas Chinmay Kalluraya ir kolegos sugebėjo nustatyti geno išvaizdą stuburinių giminėse. Tai sutapo su į stuburinius gyvūnus panašių akių atsiradimu daugiau nei prieš 500 milijonų metų.

Atrodo, kad visų sukryžmintų gyvūnų protėviai pavogė pirminį geną iš bakterijų ir per daugelį natūralios atrankos kartų, Jo kodono replikacija ir funkcija formuojasi, kad perneštų retinoidus.

Nors jis vaidina tik vieną nedidelį vaidmenį stuburinių regėjime, faktas, kad nauji komponentai gali paslysti tarp labai skirtingų biosferos dalių, suteikia naujų galimybių paaiškinti daugelį sudėtingų biologinių procesų. Kitas pavyzdys yra baltymas, būtinas žinduolių placentos susidarymui, vadinamas sincitinu. šio baltymo genas Jis atsirado iš retrovirusų.

„Skirtingai nei esamų genų evoliucija arba vadinamoji modifikacija, svetimos genetinės medžiagos įsigijimas gali prasiskverbti į eukariotų evoliuciją, nes suteikdamas tiesioginę funkcinę naujovę.” Paaiškinkite savo popieriuje.

Kadangi sekvenuojama daugiau genomų, mokslininkai mano, kad mūsų evoliucijos istorijoje rasime daugiau horizontalaus genų perdavimo pavyzdžių.

„Mikrobų (įskaitant virusus) DNR keistai ir stebinančiais būdais suformavo gyvūnų evoliuciją. Jis sako Dougherty.

Šis tyrimas buvo paskelbtas m PNAS.