Гены гомеобокса у сегментированных животных
Наличие у всех сегментированных животных генов, имеющих гомеобокс , и регуляция генов, имеющих гомеобокс, развития позвоночных.
Наличие общего участка у генов позволяет методами молекулярной биологии проверить, есть ли похожие гены у самых разных организмов. Поиски генов, имеющих гомеобокс, привели к их обнаружению у кольчатых червей, моллюсков, иглокожих и позвоночных. У всех этих животных (кроме моллюсков) имеются стадии развития, когда четко выражена сегментация тела. У таких несегментированных организмов, как круглые и плоские черви, а также дрожжи, гены с гомеобоксом не найдены. Правда, явления гомеозиса (превращения одних участков тела в другие) известны и у них, а также у растений.
Сразу после обнаружения гомеозисных генов у позвоночных (в самом конце 80-х годов) началось изучение их роли в развитии. И тут обнаружились поразительные вещи. Оказалось, что гены, сходные с гомеозисными генами дрозофилы , расположены у мыши в одной хромосоме, а порядок их расположения тот же, что у генов дрозофилы ( рис. 181 ). Линии с квадратиками в середине рисунка схематически показывают расположение генов в хромосоме. Это родственные гомеозисные гены, обеспечивающие разделение тела эмбриона вдоль передне-задней оси на полосы и участки тела, развитием которых они управляют (часть генов и соответствующих участков тела соединены линиями). Гены на правом конце хромосомы управляют развитием передней части тела, а гены на левом конце изображенного участка хромосомы - развитием задней части тела. Эти гены проявляются в основном в разных частях нервной системы зародыша, а их мутации могут приводить к превращению одних частей нервной системы в другие (например, участка спинного мозга - в задний мозг). В развитии конечности мыши и других позвоночных также участвует набор гомеозисных (гомеобокс-содержащих) генов. Замечательно, что их работа соответствует модели, изображенной на рис. 170 . В данном случае морфоген - ретиноевая кислота - служит не репрессором, а активатором: чем выше ее концентрация (т.е. чем ближе к ЗПА ), тем большее число генов включено.
Вероятно, гены, управляющие планом строения, унаследованы насекомыми и позвоночными от общих предков. По современным представлениям, эти предки имели очень примитивное строение и жили за 500 млн лет до наших дней. Видимо, уже тогда возникли основные механизмы, управляющие развитием. Можно надеяться, что такие общие механизмы, управляющие развитием большинства животных, действительно существуют и могут быть поняты.
Подробнее см. ГОМЕОБОКС-СОДЕРЖАЩИЕ ГЕНЫ (HOX-ГЕНЫ)
