Jak jeden gen zmienia ewolucję

Jak z hipopotama zrobić wieloryba, a z jaszczurki węża? Wystarczy zmodyfikować działanie jednego genu. I to wcale nie zmutowanego.

Były nogi - nie ma nóg. Niby proste. Tak miały powstać węże (z prajaszczurek), wieloryby (z prahipopotamów) czy beznogie płazy. Ale eksperymenty, które miały ujawnić genetyczne podłoże tego ewolucyjnego skoku, wciąż zawodziły. Kiedy bowiem myszom uszkadzano jeden z genów odpowiedzialnych za rozwój tylnych kończyn, to - owszem - nóżka gryzonia rosła słabiej, ale tylko jedna. Na dodatek nieprawidłowo rozwijała się głowa, pyszczek i niektóre gruczoły. Większość zmutowanych myszek zdychała.

Do podobnych eksperymentów teraz powrócili badacze małych rybek. David Kingsley z Uniwersytetu Stanforda w Kalifornii i jego współpracownicy z USA, Kanady i Islandii zajmowali się ciernikami. Zauważyli, że te rybki, które żyły w morzu, miały z tyłu duży kolec, chroniący przed atakami drapieżnych ryb. Tymczasem część cierników żyjących w słodkowodnych jeziorach utraciła ten kolec (choć nie do końca wiadomo dlaczego). Co ważne, cierniki z Islandii i Kanady utraciły tę część ciała niezależnie od siebie, i to w dość krótkim jak na ewolucję czasie (w ciągu ok. 10 tys. pokoleń).

Zespół Kingsleya postanowił odkryć genetyczną przyczynę tych zmian. Jakież było zdziwienie, gdy okazało się, że za utratą kolca u cierników stoi... dokładnie ten sam gen, który tak uszkadzał myszki. Dlaczego jednak u gryzoni jego mutacja uszkadzała całe ciało, a u rybek - tylko jeden element? Bo, jak dowiodły kolejne analizy, u cierników ten gen (zwany Pitx1) wcale nie zmutował. U rybek z kolcem i bez kolców wyglądał on dokładnie tak samo. Co więc się zmieniało? - Sposób jego regulacji - wyjaśniają naukowcy w "Nature".

Zmutowany gen szwankuje w każdej komórce ciała. Tymczasem u cierników ten kawałek DNA był wyłączany tylko w jednej części ciała, a w pozostałych działał bez zarzutu. - To sugeruje, że duże zmiany mogą pojawiać się nagle w ewolucji. Wystarczy zmiana regulacji kilku genów - komentują w "Nature" Neil Shubin i Randall Dahn.