Rannsóknin á DNA frumstæðrar kjálkalausrar fisktegundar gerði rússneskum erfðafræðingum kleift að finna svarið við spurningunni um hvernig forfeður okkar fengu flókinn heila og höfuðkúpuna sem þarf til þess.
Uppgötvun sérstaks gen, sem þróun gaf forfeðrum okkar bæði höfuðkúpu og heila, er lýst í tímaritinu Scientific Reports. Samkvæmt Andrei Zaraisky, sem er fulltrúi Institute of Bioorganic Chemistry í rússnesku vísindaakademíunni, fannst Anf / Hesx1 genið í lampreyinu, sem er elsta lifandi hryggdýrið. Væntanlega var það útlit þessa erfða sem markaði vendipunktinn eftir að útlit heilans hjá hryggdýrum varð mögulegt.
Einn mikilvægasti eiginleiki sem greinir nútíma hryggdýralíf frá hryggleysingjum er tilvist flókins, þróaðs heila. Til samræmis við það, til að vernda viðkvæman taugavef gegn hugsanlegum skemmdum, hefur myndast harður hlífðarhúði. En hvernig þessi skel birtist og hvað birtist áðan - höfuðkúpan eða heilinn - er enn óþekkt og er enn umdeilt mál.
Í von um að finna svar við þessari spurningu hafa vísindamenn fylgst með þróun, virkni og tilvist gena fyrir myxín og lamprey, sem eru frumstæðustu fiskarnir. Samkvæmt vísindamönnum eiga þessir kjálklausu fiskar margt sameiginlegt með fyrstu hryggdýrunum sem bjuggu í frumhafi jarðar fyrir um 400-450 milljónum ára.
Zaraisky og kollegar hans voru að rannsaka verk gena í lamprey fósturvísum og gátu varpað að hluta ljósi á þróun hryggdýra sem mennirnir tilheyra, eins og kunnugt er. Vísindamenn eru nú að ákvarða hvaða gen eru í DNA hryggdýra og hver eru ekki í hryggleysingjum.
Samkvæmt rússneskum erfðafræðingum tókst þeim árið 1992 að finna áhugavert gen (Xanf) í DNA froskafósturvísa, sem ákvarðaði vöxt framan á fósturvísinn, þar á meðal andlit og heila. Þá var bent á að það væri þetta gen sem gæti sett vöxt heila og höfuðkúpu og hryggdýra. En þessi skoðun hlaut ekki stuðning, þar sem þetta gen var fjarverandi í myxínum og lampreyjum - frumstæðustu hryggdýrunum.
En seinna fannst þetta gen engu að síður í DNA áðurnefndra fiska, þó í aðeins breyttri mynd. Það þurfti gífurlega mikla viðleitni til að geta dregið hinn undanskotna Hanf úr fósturvísunum og sannað að hann starfar eins og hliðstæða þess í DNA manna, froska og annarra hryggdýra.
Í þessu skyni ólu vísindamennirnir upp fósturvísa norðurheimskautalampa. Eftir það biðu þeir þangað til augnablikið þegar höfuð þeirra byrjaði að þroskast og unnu síðan massa RNA sameinda úr því. Þessar sameindir eru framleiddar af frumum þegar þær „lesa“ gen. Þá var þessu ferli snúið við og vísindamenn söfnuðu mörgum stuttum þráðum af DNA. Reyndar eru þau afrit af genum sem eru virkust í lamprey fósturvísum.
Það reyndist mun auðveldara að greina slíkar DNA raðir. Að rannsaka þessar raðir gaf vísindamönnum tækifæri til að finna fimm líklegar útgáfur af Xanf geninu, sem hver um sig hefur sérstakar leiðbeiningar um nýmyndun próteina. Þessar fimm útgáfur eru nánast ekki frábrugðnar þeim sem finnast í líkama froska í fjarlægum 90s.
Vinna þessa erfða í lampreyjum reyndist vera það sama og í skattheimtu þess á DNA þróaðri hryggdýra. En það var einn munur: þetta gen var tekið með í verkið miklu seinna. Fyrir vikið eru höfuðkúpur og heila lampreys lítil.
Á sama tíma bendir líkingin á uppbyggingu erfðavísisins við lamprey Xanf og „frosk“ genið Anf / Hesx1 til þess að þetta gen, sem birtist fyrir um 550 milljón árum, ákvarði tilvist hryggdýra. Líklegast var það hann sem var ein aðalhreyfill þróunar hryggdýra almennt og manna sérstaklega.
