Ембріон шестиногої миші з додатковими кінцівками замість геніталій був сконструйований вченими. Ми знаємо, що це звучить як наукова фантастика, але дивовижна істота, яка також має кілька внутрішніх органів поза тілом, не була створена навмисно. Скоріше, це був безпрецедентний результат досліджень, які, в свою чергу, показали, як 3D-структура ДНК може впливати на розвиток ембріона.
Все почалося з того, що біолог Мойзес Малло та його колеги вивчали Tgfbr1 – білок-рецептор, який є особливо важливим для ембріонального розвитку. Команда інактивувала ген, відповідальний за вироблення цього білка, в ембріонах мишей, які перебували на півдорозі розвитку, маючи намір дослідити, як ця зміна вплинула на розвиток спинного мозку.
Натомість вони виявили дещо несподіване: один з біоінженерних ембріонів мав дві додаткові ноги там, де мали б бути геніталії.
“Не я обрав проект, а проект обрав мене”, – розповів Малло в інтерв’ю журналу Nature про несподіваний поворот, який прийняло дослідження.
Під час ембріонального розвитку тіло формується поетапно, починаючи з голови і закінчуючи хвостом. На першому перехідному етапі відбувається перехід від розвитку голови до тулуба, а на другому – від тулуба до хвоста. Цей останній перехід пов’язаний зі значною реорганізацією ембріональних структур.
Відомо, що Tgfbr1 – або трансформуючий фактор росту-бета-рецептор типу 1, якщо використовувати його повну назву – відіграє ключову роль у переході від тулуба до хвоста, а також у контролі за формуванням задніх кінцівок і зовнішніх статевих органів.
Також загальновизнано, що у більшості чотириногих тварин зовнішні статеві органи і задні кінцівки розвиваються з одних і тих же ранніх (примордіальних) структур.
Досліджуючи феномен шестиногих мишей, Малло та співавтори виявили, що Tgfbr1 допомагає диктувати, чи стануть ці структури геніталіями або кінцівками. Вони зрозуміли, що це відбувається шляхом зміни способу згортання ДНК у клітинах структури. В результаті деактивація білка змінює експресію інших генів – принаймні, у цьому дивному випадку це означало появу додаткових кінцівок і відсутність геніталій.
“Ми показуємо, що, незважаючи на велику еволюційну віддаленість від стану предків, ранній примордіум зовнішніх статевих органів миші зберіг здатність приймати долі задніх кінцівок”, – пояснюють дослідники в своїй роботі.
Тепер вони сподіваються дослідити, чи може Tgfbr1 змінювати структуру ДНК в інших системах, і чи відіграє він певну роль у розвитку “подвійного пеніса” рептилій, відомого як геміпеніс.
“Наша робота розкриває дивовижну пластичність тканин з потенційними наслідками для еволюції задньої кінцівки/генітальної області тетрапод [чотириногих хребетних], а також визначає додатковий механізм активності Tgfbr1, який може також сприяти контролю інших фізіологічних або патологічних процесів”, – підсумовують вони.
У пошуках ще одного шестилапого дива розвитку? Познайомтеся з собакою-русалкою Аріель: вона народилася з шістьма кінцівками (і другою вульвою), а після успішної операції з видалення зайвих у неї залишилося лише чотири.
