Шестиногий эмбрион мыши с дополнительными конечностями вместо гениталий был создан учеными. Это звучит как научная фантастика, но любопытное существо, у которого также есть несколько внутренних органов вне тела, не было создано намеренно. Скорее, это был беспрецедентный результат исследования, которое, в свою очередь, показало, как трехмерная структура ДНК может влиять на развитие эмбриона. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Все началось, когда биолог развития Мойзес Мальо и его коллеги изучали Tgfbr1 — рецепторный белок, который особенно важен для эмбрионального развития. Команда инактивировала ген, ответственный за выработку белка, в эмбрионах мышей, находящихся примерно на полпути развития, намереваясь исследовать, как это изменение повлияло на развивающийся спинной мозг.
Вместо этого они обнаружили нечто неожиданное: у одного из биоинженерных эмбрионов были две дополнительные ноги вместо гениталий.
«Не я выбирал проект, проект выбрал меня», — рассказал Малло журналу Nature о неожиданном повороте исследования.
В ходе эмбрионального развития тело формируется поэтапно, начиная с головы и заканчивая хвостом. На первом переходном этапе происходит переход от развития головы к развитию туловища; а во втором - от туловища до хвоста. Этот последний переход включает значительную реорганизацию эмбриональных структур.
Известно, что Tgfbr1 – или рецептор трансформирующего фактора роста-бета типа 1, если использовать его полное название – играет ключевую роль в переходе от туловища к хвосту, а также в контроле формирования задних конечностей и наружных половых органов.
Широко признано также, что у большинства четырехлапых животных наружные половые органы и задние конечности развиваются из одних и тех же ранних (примордиальных) структур.
Исследуя феномен шестиногих мышей, Малло и соавторы обнаружили, что Tgfbr1 помогает определять, станут ли эти структуры гениталиями или конечностями. Они поняли, что это происходит за счет изменения способа сворачивания ДНК в клетках структуры. В результате деактивация белка меняет экспрессию других генов – по крайней мере, в этом странном случае это означало дополнительные конечности и отсутствие гениталий.
«Мы показываем, что, несмотря на большое эволюционное расстояние от предкового состояния, ранний зачаток наружных гениталий мыши сохранил способность принимать судьбу задних конечностей», — объясняют исследователи в своей статье.
Теперь они надеются выяснить, может ли Tgfbr1 изменить структуру ДНК в других системах и сыграет ли он роль в развитии рептильного «двойного пениса», известного как гемипенис.
«Наша работа обнаруживает замечательную пластичность тканей, что может иметь потенциальное значение в эволюции задних конечностей/генитальной области четвероногих [позвоночных с четырьмя конечностями], и определяет дополнительный механизм активности Tgfbr1, который также может способствовать контролю других физиологических или патологических процессов», - заключают они.
