Рассказ предка

Млекопитающие, как и насекомые, обладают сегментированным планом тела, или, по крайней мере, модульным, повторяемым планом, который затрагивает основу и связанные структуры. Каждый позвонок можно представить себе как соответствующий одному сегменту, но не только кости повторяются по направлению от шеи к хвосту. Кровеносные сосуды, нервы, блоки мышц, хрящевые диски и ребра, где они есть, все придерживаются повторяющегося, модульного плана. Модульного, как у дрозофилы. Хотя у нижеупомянутой, связанной отдаленным родством дрозофилы есть такие же серии вдоль тела, как у млекопитающих, безусловно, вызывало бы беспокойство, если бы их не было также у ланцетника. Мой коллега Питер Холланд со своей исследовательской группой изучил этот вопрос, и их результаты удовлетворительны. Да, модульный план тела ланцетника опосредован (14) Hox-генами, и да, они расположены в правильном порядке вдоль хромосомы. В отличие от мыши, но подобно дрозофиле, существует только один ряд, а не четыре параллельных. По-видимому, вся группа была дублирована четыре раза где-нибудь вдоль линии, ведущей от Копредка 23 к современным млекопитающим, что сопровождалось некоторыми спорадическими потерями отдельных генов.

А как же другие животные, стратегически выбранные потому, что они могут рассказать нам о другом отдельном копредке? Hox-гены были теперь найдены у каждого животного, которого исследовали, кроме гребневиков и губок (см. Свидание 29 и 31 соответственно), включая морских ежей, мечехвостов, креветок, моллюсков, кольчатых червей, кишечнодышащих, асцидий, нематод и плоских червей. Мы могли это предположить, зная, что все эти животные происходят от Копредка 26, и у нас уже есть серьезные основания считать, что у Копредка 26 были Hox-гены, как у его потомков дрозофилы и мыши.

Книдарии, такие как гидра (они не должны присоединиться к нам до Свидания 28), являются радиально-симметричными – у них нет ни передне-задней оси, ни верхне-нижней. У них есть орально-аборальная ось. Не очевидно, во всяком случае, что она соответствует их длинной оси, поэтому каких действий можно было бы ожидать от их Hox-генов? Было бы неплохо, если бы они использовались для определения орально-аборальной оси, но пока не ясно, что это так. Так или иначе, у большинства книдарий есть только два Hox-гена, против восьми у дрозофилы и четырнадцати у ланцетника. Приятно, что один из этих двух генов напоминает передний комплекс дрозофилы, в то время как другой напоминает задний. У Копредка 28, которого мы разделяем с ними, по-видимому, было то же самое. Затем один из них был дуплицирован несколько раз в течение эволюции, создав комплекс Antennapedia, в то время как другой был дуплицирован в той же линии животных, создав комплекс Bithorax. Это как раз является своего рода способом увеличения генов в геноме (см. «Рассказ Миноги»). Но необходимо больше исследований, прежде чем мы узнаем, что вообще эти два гена делают при планировании тела книдарии.

Иглокожие радиально-симметричны, как киндарии, но радиально-симметричны вторично. Копредок 25, которого они разделяют с нами, позвоночными, был двусторонне-симметричным, как червь. У иглокожих различное количество Hox-генов – десять в случае морских ежей. Что делают эти гены? Скрывается ли в теле морской звезды пережиток наследственной передне-задней оси? Или Hox-гены проявляют свое влияние последовательно вдоль каждого пяти ее лучей? Это, казалось бы, имело бы смысл. Мы знаем, что Hox-гены экспрессируются в передних и задних лапах млекопитающих. Я не имею в виду, что множество Hox-генов от 1 до 13 экспрессируются по очереди, от плеча до кончиков пальцев. Это не так просто – как оно могло бы быть – потому что конечность позвоночного устроена не из модулей, которые следуют друг за другом на ее протяжении. Вместо этого там вначале находится одна кость (плечевая в передней конечности, бедренная в задней), затем две кости (лучевая и локтевая кость в передней конечности, голень и малоберцовая кость в задней), затем множество небольших костей достигают наибольшего количества в пальцах передней и задней конечности. Это веерное расположение, унаследованное от более очевидного веера плавников наших рыбоподобных предков, не предоставляет собой простой линейной зависимости Hox. Даже в этом случае Hox-гены вовлечены в развитие конечностей позвоночных.

По аналогии не было бы удивительно, если бы Hox-гены также экспрессировались в лучах морской звезды или офиуры (и даже морских ежей можно представить как о морских звезд, лучи которых завернулись вверх в пятиконечный свод, соединились концами и застегнули по бокам «молнии»). Кроме того, лучи морской звезды, в отличие от наших рук или ног, действительно являются последовательно модульными на своем протяжении. Трубчатые ножки со всей связанной с ними водопроводной системой являются структурными единицами, которые повторяются в двух параллельных рядах вдоль каждого луча: как раз то, что нужно для экспрессирования Hox-генов! Лучи офиур даже выглядят и ведут себя, как пять червей.