ДНК в прошлом: Как древние гены начали управлять собой более 650 миллионов лет назад? 🧬🌌

Когда гены начали подчиняться новому контролю? Время дверь открывается в далекие эпохи! ⏳

Дистальная регуляция — это поразительный механизм, который появился на заре эволюции животных более 650 миллионов лет назад (в эпоху криогенового периода). 🤯 И это на 150 миллионов лет раньше, чем предполагалось ранее! Эти выводы были опубликованы в авторитетном научном журнале Nature.

Как это работает? 📚

Что такое дистальная регуляция? Это умение управлять генами на большом расстоянии — целых десятков тысяч цепочек ДНК! Она основана на физическом сворачивании ДНК и белков, создающих сложные петли. 🔄 Это позволяет частям ДНК, находящимся далеко друг от друга, взаимодействовать и активировать функции генов.

Этот дополнительный уровень контроля, вероятно, послужил катализатором, который помог первым многоклеточным существам развить специализацию клеток и тканей без необходимости в изобретении новых генов. 🧬

Исторический контекст 🌊

Но как это произошло? Древнее морское существо, ставшее общим предком всех ныне живущих животных, вероятно, и стало первым обладателем этой уникальной способности. Оно научилось контролируемо сворачивать свою ДНК, образуя препятствия и петли в трехмерном пространстве, что создавало возможность для взаимодействия отдаленных фрагментов ДНК. Эта возможность оказалась как швейцарский нож — позволяло адаптироваться и применять инновационные стратегии выживания.

«Это существо может перепрофилировать свой генетический набор инструментов по-разному, как швейцарский нож. Это позволяет ему совершенствовать и исследовать инновационные стратегии выживания!» — комментирует Яна Ким из Центра геномной регуляции. 🛠️

Новый взгляд на геномные исследования 🔍

Совместно с коллегами, Ким провела исследование геномов самых древних ветвей генеалогического древа животных. В их числе оказались гребневики, например, морской орех (Mnemiopsis leidyi), плакозоев, книдарий и губок. 🌀 Эти исследования добьются успеха благодаря их анализу одноклеточных родственников, которые не относятся к животным, но имеют недавнего общего предка.

«Вы можете открыть для себя много нового в биологии, наблюдая за странными морскими существами», — отметил профессор Арнау Себе-Педрос из Центра геномной регуляции. ✨ «До сих пор мы сравнивали последовательности генома, но благодаря новым исследовательским методам можем проанализировать, какие механизмы регуляции генов контролируют функции генома у различных видов».

Итак, какую технологию использовали ученые? Они применили уникальную технику, известную как Micro-C. Это позволяет картографировать, как ДНК сворачивается внутри клеток. Для справки, каждое человеческое ядро содержит около 2 метров ДНК! 📏

Исследователи проанализировали колоссальные 10 миллиардов фрагментов данных секвенирования, чтобы создать детальную трехмерную карту генома каждого исследуемого вида. 📈

Путь к новым открытиям 🚀

Хотя у одноклеточных предшественников животных не было обнаружено улик дистальной регуляции, у животных с ранними ответвлениями, таких как гребневики, пластиночные и книдарии, наблюдаются миллионы генетических петель. 🧪

Сам морской орех оказался особенно интригующим: его геном содержит более четырех тысяч петель, что доказательно говорит о его сложности, несмотря на то, что его геном вдвое короче человеческого! 🤓

Для сравнения: длина человеческого генома — целых 3.1 миллиарда букв, и в наших клетках может находиться десятки тысяч таких петель.

Перспективы на будущее 🌍

Ранее дистальная регуляция считалась характеристикой, возникшей у последнего общего предка билатеральных животных — группы, которая впервые появилась около 500 миллионов лет назад. Однако новейшие исследования подсказывают, что такие механизмы зародились гораздо раньше, около 650-700 миллионов лет назад. 🔍💡

«Спор о том, являются ли гребневики более старыми по сравнению с губками на древе жизни, длится на протяжении многих лет, но на основании этого исследования видно, что дистальная регуляция могла возникнуть на целых 150 миллионов лет раньше, чем считали раньше».💬

Это открытие усиливает наши представления о далеких временах и о том, как жизнь на Земле эволюционировала. Тут становится ясным, что стабильность генетических механизмов — это не только вопрос изменений в ДНК, но и лазейки для адаптации и выживания в непростом мире.

Данная работа исследователей подчеркивает, что понимание дистальной регуляции может помочь в будущем понять механизмы развития заболеваний и лечения, что открывает новые горизонты в мире науки! 🔮✨