caenogenesis (caenogenesis) wrote,
caenogenesis
caenogenesis

Category:

Почему у позвоночных несколько Hox-кластеров?

holland_port

Гипотеза английского генетика Питера Холланда: в начале эволюции позвоночных произошло удвоение всего генома, причем дважды: при возникновении позвоночных и при переходе от бесчелюстных к челюстноротым. Миноги и миксины — тетраплоиды, а рыбы и все их потомки — октоплоиды (Furlong, Holland, 2002).
Эта гипотеза родилась не сразу. В какой-то момент, пытаясь объяснить увеличение числа Hox-кластеров у позвоночных, Холланд задался вопросом: а нет ли подобных явлений среди других генов, негомеозисных?
Каждый, кто изучал биохимию, знает, что наш гемоглобин состоит из альфа- и бета-цепей, которые кодируются отдельными генами. Очевидно, что эти гены происходят от единственного гена гемоглобина, который почему-то удвоился. Обзор всего генома позвоночных показал Холланду, что подобных умножений генов там очень много. Он приводит длинный список случаев, когда в геноме имеется по два очень похожих гена (инсулиноподобный фактор роста, ацетилхолинэстераза, цитоплазматический актин, фактор транскрипции snail), по три (рецептор инсулина, ретинолдегидрогеназа, цитоскелетный белок дистрофин, сигнальный белок hedgehog) или даже по четыре (мышечный актин, миозин, тропомиозин, сигнальный белок notch).
Простейшим объяснением этого служит случившееся когда-то давно в эволюции кратное умножение всего генома — полиплоидизация.
Согласно гипотезе Холланда с коллегами, ранние этапы эволюции генома позвоночных выглядят так:

holland02

Последовательность событий:
1) Хромосома (одна, серая) существует в диплоидном геноме.
2) Диплоидный геном удваивается (две серые хромосомы), то есть становится тетраплоидным.
3) Между копиями хромосомы в тетраплоидном геноме накапливаются различия (черная и белая хромосомы вместо двух серых), происходит вторичная диплоидизация.
4) Дальше геном опять удваивается (четыре хромосомы), и цикл повторяется.
На последней стадии генов должно стать примерно в 4 раза больше, чем на первой. Однако на самом деле некоторые гены выпадают — это особенно заметно в кластерах Hoxd и Hoxc.
Процессы полиплоидизации и вторичной диплоидизации хорошо изучены у цветковых растений (например, в семействе злаков нет ни одного первично диплоидного вида, и во многих ветвях полиплоидизация происходила несколько раз). Среди животных позвоночные — видимо, единственная полностью полиплоидная крупная группа. Это можно считать еще одним уникальным признаком нашего подтипа, наряду с черепом, головным мозгом из 5 отделов, а также нервным гребнем.
Subscribe

  • Опрос

  • 100

    источник источник Поздравляю с годовщиной рождения величайшего писателя XX века. * * * Когда сын Станислава Лема, Томаш, изучал физику…

  • Цитаты без комментариев

    Мой покойный отец, биолог Сергей Васильевич Аверинцев, кончил в своё время классическую гимназию, глубоко чувствовал музыку латинского стиха и читал…

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

  • 2 comments