Как слизь превратилась в сложную жизнь
Медузы и гребневики плавали в океанах 700 миллионов лет назад, когда большинство живых существ были одноклеточной слизью. Эти полупрозрачные создания стали первыми по-настоящему сложными животными с разными типами тканей. Но вот загадка: у них практически те же гены, что и у их одноклеточных предшественников.
Арнау Себе-Педрос из Центра геномной регуляции в Барселоне нашёл ответ. Дело не в новых генах, а в том, как старые научились работать по-новому. Его команда обнаружила, что древние животные изобрели гениальный трюк — вытягивать петли ДНК из спутанной массы хромосом.
Представьте хромосому как километры запутанного провода. Чтобы включить нужный ген, клетка вытягивает петлю и связывает далёкие участки ДНК вместе. Энхансеры — регуляторные последовательности — могут находиться в сотнях тысяч пар оснований от гена, который контролируют. Петля сближает их физически, как если бы вы соединили концы скакалки.
У бактерий всё проще — регуляторы сидят прямо рядом с генами. Но такая система ограничена. Петли позволили одному энхансеру управлять несколькими генами, а одному гену — получать команды от нескольких энхансеров. Это комбинаторный взрыв возможностей!
Исследователи использовали технику Micro-C, которая химически связывает близкие участки хроматина, а потом режет его на кусочки. Так создаётся трёхмерная карта генома. Результаты шокировали: у медуз, гребневиков и плакозоев обнаружились тысячи петель. У одноклеточных — ноль.
Петля формируется не случайно. Белок когезин работает как лассо, стягивая основание петли. Хроматин проходит через кольцо, пока не упрётся в белок-стопор. Это энергозатратно, но игра стоит свеч — клетки получили возможность специализироваться.
Тесса Попэй из Института Солка подтверждает: правильные гены в правильном месте и времени — вот что создаёт специализацию. Петли дали клеткам эту власть над генами. Мышечные клетки включают одни модули генов, нервные — другие, хотя ДНК у всех одинаковая.
Самое удивительное — сложность была заложена в геномах одноклеточных ещё до появления многоклеточных. Эволюция не имеет предвидения, но каким-то образом подготовила фундамент для будущего взрыва сложности.
@vselennayaplus