Испанские ученые показали, что увеличение копий всего одного гена hoxd13a у рыбки данио-рерио (Danio rerio) приводит к превращению плавников в зачатки конечностей. Работа опубликована в журнале Developmental Cell, а ее краткое содержание приводит New Scientist.

Исследователи проводили активацию гена hoxd13a у эмбрионов рыб с помощью введения его дополнительных копий на искусственной ДНК-конструкции. Спустя сутки, у тех эмбрионов, где дополнительные копии гена успешно встраивались в ДНК, на месте плавников начинали образовываться зачатки конечностей. В них разрасталась ткань (предшественница хряща), из которой впоследствии развиваются кости.

Эмбрионы с активированным геном hoxd13a продолжали жить еще несколько дней, но затем все равно погибали.

Ген hoxd13a относится к важному семейству hox-генов, которые управляют развитием практически всех животных, от кольчатых червей до человека. Нарушения в их работе приводят иногда к образованию ошибок развития. Например когда вместо антенн, на голове мухи образуются ноги, из которых, собственно, антенны и образовались в ходе эволюции.

Интересно, что в своей работе авторы имели дело не с такой (довольно известной) активацией «программы из прошлого», когда hox-ген активирует подавленную, но по-прежнему хранящуюся в ДНК программу развития, – ведь в ДНК рыб не может быть памяти о конечностях.

В данном случае ученые показали, что простое увеличение копий одного гена на уровне организма может привести к резкому эволюционному преобразованию – образованию конечностей.

Недавно биологи научились вносить в геном модельных рыб изменения не только на эмбриональных стадиях развития, но и в зрелом возрасте. Такой инструмент может пригодиться для исследования роли hox-генов во взрослом организме.