Razlog zbog kojeg mi ljudi danas imamo prste možda se krije u – ribinoj kloaki.
Novo istraživanje o porijeklu formiranja prstiju pokazuje da je DNK prekidač koji kontrolira razvoj prstiju na rukama i nogama svoje skromne početke imao u regulisanju formiranja ribljih kloaka, prije oko 380 miliona godina.
To je savršen primjer prirodnog načela „ne bacaj – iskoristi“, odnosno: zašto graditi nove genetske alate od nule kada se postojeći mogu preraspodijeliti za novi posao?
„Činjenica da su ovi geni uključeni u proces upečatljiv je primjer kako evolucija inovira – reciklira staro da bi stvorila novo“, kaže Denis Duboule, razvojni genetičar sa Univerziteta u Ženevi u Švicarskoj.
„Umjesto da razvija novi regulatorni sistem za prste, priroda je iskoristila postojeći mehanizam, koji je u početku bio aktivan u kloaki.“
Pitanje kako su tetrapodi – četveronožni organizmi – evoluirali prste iz svojih ribljih predaka dugo je zaokupljalo naučnike. Jedna škola mišljenja tvrdi da su prsti nastali iz peraja, ali to nije jedino moguće objašnjenje naših pokretnih i spretnih dodataka na rukama i nogama.
Razvoj prstiju kod tetrapoda kodiran je u genima poznatim kao Hoxd, koji su dio velikog regulatornog sistema. Tim američkih i švicarskih istraživača uporedio je genome riba i miševa, posebno proučavajući regije pored Hoxd gena koje sadrže DNK prekidače što ih kontrolišu.
Zebrice (vrsta ribe) nemaju prste i nedostaje im dio Hoxd gena, pokazalo je istraživanje. Ipak, i dalje posjeduju regulatorni genetski okvir pored preostalih Hox gena, zajedno s DNK prekidačima. To je otvorilo pitanje – kakvu su ulogu ti prekidači u početku imali?
Da bi to otkrili, naučnici su obilježili neke od tih prekidača u embrionima miševa i zebrica fluorescentnim markerima, kako bi zasvijetlila tkiva u kojima se geni izražavaju. Kod miševa su prekidači svijetlili u prstima, dok su kod zebrica osvijetlili kloaku.
Sljedeći korak bio je vidjeti šta će se dogoditi ako se ti elementi izbrišu pomoću CRISPR-Cas9 metode. Rezultati su bili vrlo jasni: kod miševa kojima je obrisan regulatorni region, prsti i nožni prsti nisu se razvili kako treba. Kod zebrica, međutim, kloaka se nije formirala pravilno – dok peraja nisu bila pogođena.
Ovi rezultati, kažu istraživači, sugerišu da je originalna uloga regulatornog okvira bila pomoć u razvoju riblje kloake – višenamjenskog otvora koji služi za izlučivanje i reprodukciju.
Kako su tetrapodi evoluirali iz vodenih predaka, taj regulatorni mehanizam dobio je novu funkciju.
„Zajednička osobina između kloake i prstiju jeste da oba predstavljaju krajnje dijelove,“ objašnjava genetičarka Aurélie Hintermann, koja je tokom istraživanja radila na Univerzitetu u Ženevi, a sada je u Stowers institutu u SAD-u.
„Ponekad su to završeci cijevi probavnog sistema, ponekad završeci nogu i ruku, tj. prsti. Dakle, u oba slučaja obilježavaju kraj nečega.“
Potrebno je još istraživanja da bi se ova veza u potpunosti razumjela, kao i druge promjene koje su se događale tokom evolucije života na Zemlji, ali jedno je sigurno:
Na riblje štapiće (fish fingers) više nikada nećete gledati istim očima.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Nature.