Изключването на един ген в началото на развитието на мишката води до това, че изследователите случайно получават шесткрак ембрионален бозайник. Този странен резултат насочва в нова посока изследванията на гръбначния мозък на биолозите на развитието Анастасия Лозовска и Мойсес Мало и техните колеги от португалския научен институт "Гулбенкян".

"Не аз избрах проекта, а той избра мен", казва Мало пред Сара Риърдън в Nature News.

Екипът сравнява 10- до 17-дневни миши ембриони със и без функциониращи версии на въпросния ген Tgfbr1, който кодира рецепторния протеин Tgfbr1. Той допринася за сигнален път, който дава на формиращото се тяло посоките на изграждане. Той дава инструкции "създай заден крайник" или "външни полови органи" на клетките на развиващия се ембрион.

Докато ембрионът на бозайника расте, той изгражда структури последователно от главата до опашката. В началото на развитието генетичните механизми се пренасочват от главата към разширяване на тялото и полагане на основите на основните органни системи. По-късно настъпва втори преход, при който активирането на гени в множество тъканни слоеве удължава туловището, за да се създаде опашка.

Именно по време на този процес взаимодействията между новопоявилите се тъкани генерират структурите, необходими за изходните канали на тялото и гениталиите.

Въпреки че краката и ръцете споделят много от същите гени, на този ранен етап от процеса задните крайници и гениталиите имат повече общи черти. Съществува известно предположение, че те възникват от една и съща начална структура на първообраза при предците на вида.

"Затова ще бъде интересно да се определи дали механизъм, свързан с пластичността на развитието, разкрита от нашата работа... може да помогне да се обясни липсата на задни крайници при змиите, но наличието им при повечето гущери", чудят се Лозовска и колегите ѝ.

Учените откриват, че въпреки доста драматично различното разположение на допълнителните крака при ембрионите без функционираща версия на Tgfbr1, другите гени, експресирани в тези крака, са подобни на тези, които се срещат в нормалните крайници на мишките. И двата придатъка се появяват от средния от трите тъканни слоя, които изграждат ранния ембрион - мезодермата. Тъй като клетките, превръщащи се в крайници, се изтласкват в заобикалящия ги външен слой тъкани (ендодерма), е възможно след това да получават повече съобщения за "превръщане в крака", за да продължат развитието си в деформирани, но зрели структури на крайниците, подозират изследователите.

Лозовска и екипът ѝ разглеждат по-отблизо ДНК в мутиралата тъкан на краката в сравнение с контролните мишки и установяват хроматиново ремоделиране - протеините, които контролират достъпа до ДНК на клетките, са превключени към конфигурация "крака" вместо към конфигурация "гениталии".

Изследователите все още не знаят точния механизъм между потискането на гена Tgfbr1, което води до допълнителен чифт крака.

Снимка: Unsplash

Виж още: Casio с модерна версия на първия в света цифров часовник с автоматичен календар, за да отбележи 50-ия му рожден ден