Глазостроительство: В любом месте, в любое время
Медузы могут показаться простыми кусками полупрозрачного желе, но многие из них имеют весьма развитые органы, в том числе и глаза. Часто это всего лишь светочувствительные углубления, но у некоторых видов, например, Cladonema radiatum, глаза представляют собой сложную «оптическую систему» с линзой, фокусирующей свет на сетчатке. Эти органы не только похожи на наши глаза по строению, но и созданы из того же генетического материала.
Работа исследователей из Базельского университета (Швейцария) наводит на мысль о родстве глаз всех живых существ — будь то человек или насекомое, собака или медуза. Детали их формирования могут отличаться, но этот процесс во всех случаях идет «под управлением» так называемых «контрольных генов» (master genes), которые имеют общее происхождение.
Очевидно, что вырастить глаз — задача для организма непростая. В «строительстве» участвует множество различных генов, которые включаются и выключаются по заданной схеме. У человека и других животных эту схему задает контрольный ген Pax-6. Этот ген был открыт в 1994 году Вальтером Герингом (Walter Gehring), который и возглавил исследование глаз Cladonema radiatum. Нарушение в строгом «плане работ» при формировании глаза могут вызвать серьезные проблемы в его дальнейшем функционировании. А активация генов в «неположенном месте» может привести к тому, что глаз вырастет там, где его быть не должно — например, на ноге у мухи.
Ген Pax-6 настолько важен, что сохраняется в неизменном виде у многих животных, состоящих в очень отдаленном родстве друг с другом. Можно взять этот ген у мыши и «пересадить» его мухе — и он все еще будет способен инициировать развитие глаза. И такой «неуместный» глаз будет иметь структуру, типичную для глаза мухи, несмотря на то, что «запустил» его формирование мышиный ген. Это подтверждает, что задача Pax-6 заключается в координации работы других генов при «строительстве» глаза.
Pax-6 — лишь один из целого ряда взаимосвязанных Pax-генов. Медуза Cladonema radiatum не имеет гена Pax-6, но зато у нее есть три других Pax-гена. Ученые выяснили, что только один из них — Pax-A — работает при формировании глаза. Активировав этот ген, «вставленный» в геном мухи-дрозофилы, ученые снабдили насекомое дополнительными глазами. В совершенно неожиданных местах.
Все живые существа, имеющие глаза, условно можно разделить на три группы в зависимости от того, какой ген «дирижирует» при формировании глаза: гидроидные беспозвоночные (в том числе Cladonema radiatum) используют ген Pax-A, кубомедузы — ген Pax-B, билатеральные животные (в том числе человек) — Pax-6.
Можно предположить, что эволюция глаз живых существ шла как минимум тремя разными путями. Но авторы исследования не согласны — если бы это было действительно так, контрольные гены были бы набраны из различных групп. Но все они — Pax-гены.
Когда-то глаза общего предка медуз, мух, и человека развивались под управлением нескольких различных Pax-генов. А когда эволюционные пути гидроидных, кубомедуз и билатеральных разошлись — в каждой группе взял власть в свои руки какой-либо определенный ген. Эта гипотеза объясняет, почему гены одной Pax-группы вполне могут заменить своих «коллег», и ген медузы может запустить формирование «запасного» глаза у мухи. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Впрочем, некоторым людям недостаточно чудес эволюции. Задавшись вопросом «Почему медузы не летают?» разработчики из компании Festo исправили это досадное упущение, создав искусственных медуз, которые покоряют не только морские глубины, но и небеса. Читайте об этом — «Полет в воде и плавание в воздухе».
По сообщению Discover/Not Exactly Rocket Science