Para ilmuwan dari Unige, EPFL, dan Collège de France menunjukkan bahwa daerah pengatur genom, yang awalnya didedikasikan untuk pembentukan kloaka ikan, telah dikooptasi oleh evolusi untuk memandu pengembangan angka.
Bagaimana digit berkembang? Meskipun jelas bahwa mereka berasal dari program genetik yang sudah ada pada ikan, asal mereka yang tepat tetap menjadi masalah perdebatan. Sebuah tim internasional yang dipimpin oleh Universitas Jenewa dengan EPFL, Collège de France, dan universitas -universitas Harvard dan Chicago telah datang dengan jawaban yang tidak terduga: angka -angka mungkin telah berevolusi dari penggunaan kembali wilayah kuno genom, yang awalnya aktif dalam pembentukan cloaca ikan daripada sirip mereka. Diterbitkan di Alampenemuan ini mengungkapkan strategi evolusi besar yang terdiri dari daur ulang apa yang sudah ada daripada membangun sesuatu yang baru.
380 juta tahun yang lalu, leluhur ikan kami mulai menjajah tanah kering, berkembang menjadi banyak spesies vertebrata yang dilengkapi dengan, antara lain, paru -paru yang mampu menyerap oksigen, serta kaki dan tangan. Memahami bagaimana anggota tubuh ini muncul tetap menjadi salah satu pertanyaan ilmiah tertua dan paling diperdebatkan. Apakah mereka berevolusi dari sirip, homolog lengan dan kaki kita, atau, sebaliknya, apakah mereka sepenuhnya struktur baru?
Daripada membangun sistem peraturan baru untuk angka, alam telah menggunakan kembali mekanisme yang ada.
Perubahan perspektif
Untuk menjawab pertanyaan ini, tim peneliti tidak hanya mempelajari gen yang terlibat dalam pengembangan angka itu sendiri, tetapi juga mengeksplorasi daerah non-coding yang luas dari genom (himpunan kromosom dan gen spesies atau individu) yang mengendalikan ekspresi dan aktivasi mereka. Daerah -daerah ini disebut “lanskap peraturan” dan jauh lebih besar dari daerah pengkodean, yang hanya merupakan 2% dari genom, mereka bertindak sebagai “menara kontrol” yang benar -benar untuk ekspresi gen.
Dengan membandingkan genom tikus dan ikan, para peneliti pertama kali mengidentifikasi lanskap peraturan yang dilestarikan antara kedua spesies dan terlibat dalam pengembangan angka tikus. Kemudian, dengan menghilangkan wilayah besar DNA ini pada ikan menggunakan teknologi CRISPR/CAS9 – gunting genetik yang memungkinkan pengeditan genom – tim mengamati hilangnya ekspresi gen di kloaka, tetapi tidak di sirip.
Hasil yang mengejutkan ini menunjukkan bahwa kloaka – organ di mana sistem usus, ekskresi, dan reproduksi bertemu pada ekstremitas mereka di banyak spesies – telah digunakan kembali pada vertebrata terestrial untuk mengembangkan angka. “Fitur umum antara kloaka dan digit adalah bahwa mereka mewakili bagian-bagian terminal. Kadang-kadang mereka adalah akhir dari tabung dalam sistem pencernaan, kadang-kadang akhir kaki dan tangan, yaitu digit. Oleh karena itu, keduanya menandai akhir dari sesuatu,” kata Aurélie Hintermann, seorang mantan kandidat di Universitas Geneva, seorang rekan Postokokal di Post-Stow, seorang kandidat HINGERNER di Universitas Geneva, Aurélie di Post-stow di Post-stow, seorang pelaku doktoral di University of Geneva, Aurélie di Postokokal di Post-Stow, seorang kandidat Postokokal di PostOow, Post-stow di University of Geneva) tesis.
Daur Ulang Evolusi
Secara khusus, lanskap peraturan yang dipertanyakan mengendalikan aktivasi gen HOX, yang dikenal sebagai “gen arsitek.” Mereka menetapkan rencana organisasi tubuh dengan menentukan posisi dan identitas segmen atau organ. Mereka bertindak di bagian atas jaringan kompleks ribuan gen operasional dengan mengendalikan ekspresi mereka. Karena itu, mutasi pada gen -gen ini dapat menyebabkan perubahan anatomi yang mendalam, yang tentu saja menjelaskan peran mereka yang menentukan dalam evolusi.
“Fakta bahwa gen -gen ini terlibat adalah contoh yang mencolok tentang bagaimana evolusi berinovasi, mendaur ulang yang lama untuk membuat yang baru,” komentar Denis Duboule, profesor kehormatan di Universitas Jenewa dan Collège de France dan inisiator penelitian. “Daripada membangun sistem pengaturan baru untuk angka, alam telah menggunakan kembali mekanisme yang ada, awalnya aktif di kloaka.”
Karya baru dalam teka -teki evolusi
Oleh karena itu bukan hanya gen operasional atau pengkodean yang berkembang, tetapi di atas semua arsitektur peraturan mereka. Dan kadang -kadang, seluruh wilayah dapat didaur ulang dalam konteks morfologis lain, seperti halnya dengan kloaka dan digit. Pertanyaannya sekarang bukan di mana perubahan ini muncul dalam genom, tetapi bagaimana, untuk terus menggambarkan mekanisme evolusi dan menjelaskan transisi dari leluhur akuatik yang jauh ke ikan dan manusia saat ini.
Penelitian ini diterbitkan di
Alam
Dua: 10.1038/S41586-025-09548-0
