Ошибка 500 млн. летней давности привела к появлению человека

Ошибка 500 млн. летней давности привела к появлению человека

Примерно 500 млн. лет назад мутация морского беспозвоночного, приведшая к появлению двойной спирали ДНК, запустила механизм эволюции, результатом действия которого стало появления человека и других животных.

Хорошая новость состоит в том, что древнее двойное скручивание спирали ДНК, привело к созданию клеточных систем передачи информации, благодаря которым наши клетки обрабатывают данные даже лучше, чем самые современные смартфоны. Плохая новость — при повреждении систем передачи информации — явления, которое можно проследить еще с Кембрийского периода — человек рискует заболеть диабетом, раком и нервными расстройствами.

«Организмы, которые размножаются половым путем, обычно обладают двумя копиями генома, одна от каждого из двух родителей», говорит соавтор исследования Кэрол МакКинтош. «Что же произошло 500 млн. лет назад? Непонятным образом процесс пошел не так, и беспозвоночному животному удалось унаследовать в два раза больше генов. В следующем поколении мутация повторилась, вновь удвоив количество копий каждого гена».

МакКинтош, которая является профессором Колледжа Биологических наук университета Данди, Шотландия, говорит, что подобного рода удвоение спирали произошло и при эволюции растений. К удивлению, мутантам удалось выжить и самим стать новым видом живого существа.

«Удвоение спирали не было устойчивым процессом, и большинство дубликатов генов быстро терялись — задолго до эволюции человека», продолжает ученый. Однако некоторым выжить, все же, удалось, что и обнаружили МакКинтош и ее команда исследователей.

Ее исследовательская группа изучает сеть, состоящую из нескольких сотен протеинов, которая координирует внутри человеческих клеток реакцию организма на факторы роста и гормон инсулина. Базовыми протеинами, участвующими в данном процессе, являются протеины 14-3-3.

Для своего последнего исследования, ученым понадобилось задокументировать, классифицировать и провести биохимический анализ данных протеинов. Таким образом, им и удалось прийти к выводу о мутации генной структуры, имевшей место в Кембрийском периоде.

Для ученых так и остался неизвестным первый организм-носитель данной мутации, однако, последовательность генов указывает на то, что современное беспозвоночное, известное как калифорнийский ланцетник, «больше всего похож на изначальное беспозвоночное, подвергнувшееся генной мутации двойного скручивания ДНК», говорит МакКинтош. «Таким образом, калифорнийского ланцетника можно считать наиболее «близким кузеном» всех позвоночных видов животных».

Унаследованные протеины со временем превратились в единую структуру, которая была более отзывчива на факторы роста, нежели одиночный протеин.

«Эти системы внутри человеческой клетки действуют подобно многоканальному сигналу, позволяющему нашим смартфонам принимать многочисленные сообщения», делится своим открытием МакКинтош.

Тем не менее, работа в команде это не всегда благо. Исследователи предполагают, что если бы за критические функции отвечал единственный протеин, как в калифорнийском ланцетнике, повреждение или мутация одного гена означала бы смерть клетки, но не ее заболевание.

При работе в команде, в случае, если один из множества протеинов повреждается или мутирует, его связи выживают, но их работа приходит к расстройству. Подобного рода клеточные расстройства помогают объяснить, как такие болезни как диабет и рак, появились у человека.

«При диабете второго типа, мышечные клетки теряют свою способность к поглощению сахара в ответ на действие инсулина», говорит МакКинтош. «В противоположность, жадные раковые клетки не ждут инструкций, а поглощают все питательные вещества и выходят из-под контроля».

Крис Маршалл, профессор клеточной биологии из Института Исследования Рака при Королевкой Раковой Больнице, заявил, что, по его мнению, исследование «дает свежий взгляд на эволюцию сигнальных механизмов, контролирующих поведение клетки».

МакКинтош и ее команда сегодня сконцентрировали свои усилия на изучении групп протеинов, вызывающих меланому (рак кожи) и нервные расстройства. Благодаря выявленной взаимосвязи с древними генетическими событиями, исследование может пролить свет на эволюцию человека и других животных, одновременно выясняя механизмы опасных болезней.

Автор

Запись опубликована 25 Июль 2012 в разделе Общество