Защо хората нямат опашки? Учените намират отговори на малко вероятно място

Регистрирайте се за научния бюлетин на Wonder Theory на CNN..

Хората имат доста прелестни качества, само че ни липсва нещо, което е обща линия измежду множеството животни с гръбнак: опашка. Защо тъкмо това е нещо като тайнственост.

Опашките са потребни за баланс, задвижване, връзка и отбрана против хапещи инсекти. Въпреки това, хората и нашите най-близки родственици на примати - човекоподобните маймуни - се сбогуваха с опашките преди към 25 милиона години, когато групата се отдели от маймуните от Стария свят. Загубата от дълго време се свързва с нашия преход към двукрак живот, само че малко се знае за генетичните фактори, които са провокирали неналичието на опашка на примати.

Сега учените са наблюдавали нашата загуба на опашка до къса поредност от генетичен код, който е несметен в нашия геном, само че е бил отхвърлян в продължение на десетилетия като нежелана ДНК, поредност, която наподобява не служи за никаква биологична цел. Те идентифицираха фрагмента, прочут като Alu детайл, в регулаторния код на ген, обвързван с дължината на опашката, наименуван TBXT. Алу също е част от клас, прочут като скачащи гени, които са генетични последователности, способни да трансформират местоположението си в генома и да задействат или анулират разновидности.

В някакъв миг от нашето далечно минало детайлът Alu AluY е прескочил в гена TBXT в предшественика на хоминоидите (маймуните и хората). Когато учените съпоставят ДНК на шест хоминоидни типа и 15 нехоминоидни примати, те откриват AluY единствено в хоминоидните геноми, оповестиха учените на 28 февруари в списание Nature. И в опити с генетично модифицирани мишки - развой, който лиши почти четири години - бърникането с Alu вмъквания в TBXT гените на гризачите докара до променлива дължина на опашката.

Преди това проучване „ имаше доста хипотези за това за какво хоминоидите са еволюирали до безопашки “, най-разпространената от които свързваше неналичието на опашка с изправена стойка и еволюцията на двукракото вървене, сподели водещият създател на проучването Бо Ксиа, теоретичен помощник в Обсерваторията за контролиране на гените и основен откривател в Broad Institute на MIT и Харвардския университет.

Но що се отнася до точното идентифициране на това по какъв начин хората и човекоподобните маймуни са изгубили опашките си, „ нямаше (преди това) нищо намерено или хипотетично “, сподели Ся в имейл на CNN. „ Нашето изобретение е първият път, когато предлагаме генетичен механизъм “, сподели той.

И защото опашките са продължение на гръбначния дирек, констатациите също могат да имат значение за разбирането на малформациите на невралната тръба, които могат да зародят по време на развиването на човешкия плод, съгласно изследването.

„ Едно от милион “

Моментът на пробив за откривателите пристигна, когато Xia преглеждаше TBXT района на генома в онлайн база данни, която се употребява необятно от биолозите в развиването, сподели съавторът на проучването Итай Янай, професор в Института за систематична генетика и биохимия и молекулярна фармакология в New Медицински факултет Гросман на Йоркския университет.

„ Сигурно е било нещо, което хиляди други генетици са гледали “, сподели Янай пред CNN. „ Това е необикновено, нали? Че всички гледат едно и също нещо и Бо видя нещо, което всички те не видяха.

Alu детайлите са изобилни в човешката ДНК; вмъкването в TBXT е „ безусловно едно от милион, които имаме в нашия геном “, сподели Янай. Но до момента в който множеството откриватели бяха отхвърлили Alu вмъкването на TBXT като нежелана ДНК, Xia видя близостта му до прилежащ Alu детайл. Той подозираше, че в случай че се сдвоят, това може да провокира развой, нарушаващ производството на протеин в гена TBXT.

„ Това се случи стремително. И тогава лиши четири години работа с мишки, с цел да го тествам “, сподели Янай.

В своите опити откривателите са употребявали технология за редактиране на гени CRISPR, с цел да отглеждат мишки с проникване на Alu в техните TBXT гени. Те откриха, че Алу кара гена TBXT да създава два типа протеини. Едно от тях докара до по-къси опашки; колкото повече от този протеин създават гените, толкоз по-къси са опашките.

Това изобретение прибавя към възходящ набор от доказателства, че Alu детайлите и други фамилии от скачащи гени може в последна сметка да не са „ отпадък “, сподели Янай.

„ Въпреки че разбираме по какъв начин се репликират в генома, в този момент сме принудени да мислим по какъв начин те също оформят доста значими аспекти на физиологията, морфологията, развиването “, сподели той. „ Мисля, че е изумително, че един детайл от Alu – едно малко, малко нещо – може да докара до загубата на цялостен придатък като опашката. “

Ефикасността и простотата на механизмите на Alu за повлияване на генната функционалност са били подценявани прекомерно дълго, добави Ся.

„ Колкото повече уча генома, толкоз повече съзнавам какъв брой малко знаем за него “, сподели Ся.

Безопашати и обитаващи дървета

Хората към момента имат опашки, когато се развиваме в утробата като ембриони; този дребен придатък е завещание от опашатия предшественик на всички гръбначни животни и включва 10 до 12 прешлена. Вижда се едвам от петата до шестата гестационна седмица, а до осмата седмица на плода опашката му нормално изчезва. Някои бебета резервират зародишен излишък от опашка, само че това е извънредно рядко и такива опашки нормално нямат кости и хрущяли и не са част от гръбначния мозък, заяви различен екип от откриватели през 2012 година

Но до момента в който новото изследване изяснява „ по какъв начин “ загубата на опашка при хората и човекоподобните маймуни, „ за какво “ това към момента е открит въпрос, сподели биологичният антрополог Лиза Шапиро, професор в катедрата по антропология в Тексаския университет в Остин.

„ Мисля, че е в действителност забавно да се дефинира генетичен механизъм, който може да е виновен за загубата на опашката при хоминоидите, и тази публикация дава ценен принос по този метод “, сподели Шапиро, който не е взел участие в проучването, сподели на CNN в имейл.

„ Въпреки това, в случай че това е разновидност, която случайно е довела до загуба на опашка при нашите маймуноподобни предшественици, към момента поражда въпросът дали разновидността се е запазила или не, тъй като е била функционално потребна (еволюционна адаптация), или просто не е спънка, “ сподели Шапиро, който изследва по какъв начин се движат приматите и ролята на гръбначния дирек в напредването на приматите.

По времето, когато античните примати започнаха да вървят на два крайници, те към този момент бяха изгубили опашките си. Най-старите членове на рода на хоминидите са ранните маймуни Проконсул и Екембо (намерени в Кения и датиращи надлежно преди 21 милиона години и 18 милиона години). Вкаменелостите демонстрират, че макар че тези антични примати са били без опашки, те са били жители на дървета, които са ходели на четири крайника с хоризонтална поза на тялото като мо