Секреты уникальных способностей человека лежат в океанских глубинах

Около 700 миллионов лет назад в древних морях Земли появилось неприметное существо, которое заложило основы телесного строения большинства сложных животных, включая человека. Это животное, представляющее собой последнего общего предка билатериан, оказалось ключевым в эволюции таких групп, как позвоночные и беспозвоночные.

Исследование, проведённое учёными из Центра геномной регуляции (CRG) в Барселоне и опубликованное в журнале Nature Ecology and Evolution, показало, что более 7000 генных групп, найденных у 20 видов билатериан, включая людей и акул, ведут свою историю от этого древнего предка. Примерно половина из этих генов в процессе эволюции приобрела специализированные функции, особенно в мозге и репродуктивных тканях.

Особенностью эволюции билатериан стали так называемые ошибки "копировать-вставить", когда гены дублировались, а затем эти копии эволюционировали, приобретая новые функции. Важным моментом в истории позвоночных было появление тканеспецифичных генов во время двух событий полного дублирования генома, что позволило одним копиям генов выполнять основные функции, а другим – способствовать эволюционным новшествам.

Специализация генов привела к развитию новых функций в различных тканях. Например, гены TESMIN и tomb, происходящие от одного предка, независимо друг от друга стали играть специализированную роль в тестикулах как у позвоночных, так и у насекомых. На уровне молекулярной эволюции такие изменения способствовали развитию сложных нервных систем и, например, формированию миелиновых оболочек нервных клеток у позвоночных, которые необходимы для быстрой передачи нервных сигналов.

В насекомых специализированные гены участвуют в формировании мышц и наружного покрова, что способствует их способности к полёту. У осьминогов гены кожи специализировались для восприятия световых стимулов, что позволяет им изменять цвет, маскироваться и общаться с другими осьминогами.

Работа учёных позволяет переосмыслить роли и функции генов в эволюции. Как отмечает профессор Мануэль Иримия, соавтор исследования: «Наша работа заставляет нас переосмыслить роли генов, показывая, как гены, жизненно важные для выживания и сохранённые на протяжении миллионов лет, могут легко приобретать новые функции, отражая эволюционный баланс между сохранением важных ролей и исследованием новых путей». Это открытие подчёркивает глубокую связь между древнейшими организмами и сложной современной жизнью, включая человека.