Вчені вживили мишам гени, які старші за усе тваринне життя, і ось що сталося

У Гонконгу нещодавно народилися миші, які не схожі на жодну іншу тварину у світі. При цьому зовні вони абсолютно звичайні, але на генетичному рівні це унікальні створіння.

• У Китаї створили рекордно чистий графіт, який може надати надзвичайну перевагу у нових технологіях

Деталі

Цих мишей зрощували з генами одноклітинного мікроба під назвою хоанофлагеллят. Хоча сам мікроорганізм не є твариною, він тісно пов’язаний з ними, мало змінившись з часів, коли ще не існувало складного багатоклітинного життя. Успіх відбору генів хоанофлагеллят у таких складних і багатоклітинних організмах, як миша, дає вченим нове розуміння еволюційного походження рис тварин.

Тварини відрізняються так званою плюрипотентністю; здатність ембріональних стовбурових клітин диференціюватись і розвиватися в різні тканини, які утворюють повністю розвинений організм. Попри відсутність цього таланту, хоанофлагелляти мають власні версії генів, відповідальних за плюрипотентність у тварин. Замінивши мишачі гени на версію, знайдену в хоанофлагеллятах, дослідники могли визначити, наскільки вони схожі за своїми функціями. Генетик з Університету Королеви Мері у Великобританії Алекс де Мендоза зазначає:

Успішно створивши мишу за допомогою молекулярних інструментів, отриманих від наших одноклітинних родичів, ми стали свідками надзвичайної безперервності функціонування протягом майже мільярда років еволюції. Дослідження припускає, що ключові гени, які беруть участь у формуванні стовбурових клітин, могли виникнути набагато раніше, ніж самі стовбурові клітини, можливо, допомагаючи прокласти шлях до багатоклітинного життя, яке ми бачимо сьогодні.

Вважається, що плюрипотентність з’явилася разом із появою багатоклітинних тварин близько 700 мільйонів років тому, тому цілком зрозуміло, що транскрипційні фактори, пов’язані з плюрипотентністю стовбурових клітин, наприклад у родинах Sox і POU, обмежені багатоклітинними тваринами.

Але попередні дослідження, проведені на сусідніх з тваринами мікробах, показують, що походження плюрипотентності передує багатоклітинності. Якщо це так, це може бути одним із рушійних сил еволюції тварин, а не її наслідком.

Гени Sox ​​хоанофлагеллят мають ознаки, подібні до тих, які виявлені в генах Sox2 ссавців. У мишей Sox2 взаємодіє з членом POU під назвою Oct4; але гени POU хоанофлагелят не здатні генерувати плюрипотентні стовбурові клітини.

Команда дослідників під керівництвом Я Гао і Дейсілін Сенна Тан з Університету Гонконгу та Матіаса Гірбіга з Інституту наземної мікробіології Макса Планка в Німеччині хотіла знати, що може статися, якщо вони замінять ген Sox2 у ссавців на ген Sox хоанофлагеллят.

Вони виростили клоновані стовбурові клітини миші та перепрограмували їхні геноми, замінивши Sox2 на хоанофлагеллят Sox. Ці клітини вводили в ембріональні бластоцисти мишей, які потім імплантували в псевдовагітні сурогати мишей для виношування, народження та вирощування в сприятливому середовищі.

Мишенята народилися з поєднанням рис, заснованих на їх спадковості. Очевидно, це були миші; але вони мали темні очі та темні плями хутра, що вказувало на їх змішану генетику. В іншому вони були досить нормальними, що свідчить про те, що гени хоанофлагеллят Sox змогли створити стовбурові клітини, сумісні з розвитком миші.

Це свідчить про те, що інструменти для створення плюрипотентності розвинулися в хоанофлагеллятах до появи багатоклітинності. Мендоза підкреслює:

Хоанофлагелляти не мають стовбурових клітин, вони є одноклітинними організмами, але вони мають ці гени, які, ймовірно, контролюють основні клітинні процеси, які багатоклітинні тварини, ймовірно, пізніше перепрофілювали для побудови складних тіл.

Отримані дані свідчать про те, що транскрипційні фактори Sox ​​у хоанофлагелятах сотні мільйонів років тому були біохімічно подібні до генів Sox, які сьогодні виконують важливі функції в багатоклітинних організмах. З іншого боку, нездатність POU хоанофлагеллят продукувати плюрипотентні стовбурові клітини свідчить про те, що члени POU повинні були зазнати модифікації, щоб взяти на себе роль, яку вони відіграють у плюрипотентності зараз.

Дослідники кажуть, що ці результати можуть мати наслідки для дослідження стовбурових клітин і терапії стовбуровими клітинами. І вони додають цікавий рівень складності історії про те, як урізноманітнилося життя на Землі.

Раніше хіміки створили найтонше спагетті у світі, яке у 200 разів тонше за людську волосину. Тобто його не те, що важко приготувати, його важко навіть побачити (хоча дієта з таких спагетті може виявитися ефективною).