Az ősi végtagok megjelenését hajóroncs-gének is magyarázhatják

Egy új tanulmány szerint lehetséges, hogy többek között az uszonyfejlődést irányító gének elvesztése vezetett a négylábúak végtagjainak megjelenéséhez - írják a kanadai Ottawa Egyetem kutatói a Nature legújabb számában.

Körülbelül 365 millió éve, a devon időszak késői szakaszában a négylábúak őseinek tekinthető élőlények a partmenti sekély vizekből a szárazföld felé "indultak". A vándorlásban az akkor még csak nyolc ujjal rendelkező végtagjaik voltak a segítségükre: ezek a végtagok a korábbi haluszonyokból fejlődtek ki, az átalakulás pedig azzal járt, hogy az állatok elvesztették az uszonyban korábban megtalálható merev rostokat. A rostok egyrészt az uszonyok szerkezeti felépítésében vesznek részt, másrészt az uszonyfejlődés szabályozásában játszanak szerepet. A rostok elvesztésén kívül más is történt: az ujjak maximális száma az addigi négy helyett összesen öt lett az egyes végtagokon.

Marie-Andrée Akimenko és munkatársai új tanulmányukban arra kínálnak egy lehetséges magyarázatot, hogy miként ment végbe a négylábúak végtagjainak uszonyokból történő kialakulása. Meglepő módon arra jutottak, hogy a folyamat során éppen egy bizonyos géncsoport eltűnése játszhatott központi szerepet: azokról a génekről van szó, amelyek az imént említett merev uszonyrostok fehérjéinek termelődéséért felelősek. Az újonnan azonosított géncsalád tagjait actinodin(and) géneknek nevezik. Az and gének jelen vannak a laboratóriumi kísérletekben gyakran használt zebrahalban és az ősi csontos halakban is, hiányoznak viszont a négylábú gerincesekből - írja a Nature News beszámolója.

Kiderült az is, hogy ha a zebrahalban meggátolják az említett gének kifejeződését, akkor azoknak a géneknek a működése is gátlódik, amelyek más állatfajokban a végtagok növekedését és az ujjak számát szabályozzák. Az eredményekből arra következtetnek a kutatók, hogy az and gének elvesztése kapcsolatba hozható az uszonyok végtagokká történő átalakulásával. "Mindez nagyon szép példája annak, hogy a mindössze egy vagy két gént érintő változások is felelősek lehetnek az igen látványos evolúciós átmenetekért" - mondta Axel Meyer, a Konstanz Egyetem biológusa.

A bojtosúszós halak 360 millió éve, a földtörténeti devon időszakban jelentek meg bolygónkon, és évmilliókon át óriási számban és fajgazdagságban népesítették be a tengereket. A bojtosúszójúak (Crossopterygii) azért játszanak fontos szerepet a paleontológiában, mert minden irányban mozgatható, pikkellyel borított páros uszonyaik belülről már végtagszerűek: belső vázuk felépítése megegyezik a magasabbrendű gerincesek végtagvázának alapszabásával, ezért a halaktól a kétéltűekhez vezető átmeneti formának tartják őket

A problémát az jelenti, hogy egyelőre nem tisztázott az ok-okozati kapcsolat. A valódi kérdés jelen pillanatban az, hogy azért veszítettük-e el ezeket a géneket, mert őseinknél megszűntek az uszonyok, vagy pedig azért tűntek el az uszonyok, mert ezek a gének a genom "fenekére süllyedtek", azaz úgynevezett hajóroncs-génekké váltak? "Sajnos azokban az esetekben, amikor az evolúcióval kapcsolatos kérdések merülnek fel, nem tudjuk elvégezni a válaszadáshoz szükséges kísérletet" - mondta Denis Duboule, a Lausanne-i Swiss Federal Institute of Technology fejlődésbiológusa.

"Általában az a helyzet, hogy az új gének hoznak új funkciókat, tanulmányunk azonban épp ennek az ellenkezőjére kínál példát. A gének elvesztése egyes esetekben szintén kreatív hatóerő lehet az evolúcióban" - mondta Meyer. A kutatócsoport a jövőben egerekbe szeretné bejuttatni a zebrahalban most azonosított géneket, hogy megvizsgálják, milyen hatást gyakorolnak a végtagfejlődésre. Annyi mindenesetre bizonyos, hogy nem kizárólag ezek a gének játszottak szerepet abban, hogy az uszonyok végtagokká alakultak. Ahogy az lenni szokott, most is mindössze a kirakósjáték egy darabjáról van csak szó.