Cum au apărut animalele cu patru membre? Un peşte străvechi poartă răspunsul în gene

Sturionul cu spatulă (Polyodon spathula) este una dintre cele mai vechi specii de peşti de pe Terra, o adevărată „fosilă vie”. O echipă de cercetători americani susţine că sturionul cu spatulă poate explica procesele care au dus la evoluţia membrelor la animalele vertebrate, fenomen care le-a permis acestora să cucerească uscatul.

Conform unui studiu publicat în periodicul Genome Biology and Evolution, peştele în cauză şi-a duplicat întregul genom acum circa 42 milioane ani, adică şi-a dublat întregul set de gene din organism.

"Am descoperit că peştele cu spatulă şi-a duplicat genomul. Astfel a apărut material genetic excedentar, care adaugă un plus de complexitate studiilor comparative, ducând chiar la schimbarea modalităţilor după care interpretăm studiile asupra dezvoltării membrelor", susţine Karen Crow profesor asistent de biologie în cadrul Universităţii din San Francisco.

Pentru a studia felul în care au evoluat membrele umane, cercetătorii au comparat genele responsabile de dezvoltarea membrelor la şoareci cu genele responsabile de dezvoltarea înotătoarelor la sturionii cu spatulă. Cercetări anterioare asupra sturionilor cu spatulă au sugerat că aceşti peşti posedau înzestrarea genetică necesară dezvoltării membrelor cu mult înainte ca animalele tetrapode (cele cu patru membre) să apară pentru a evolua sub forma reptilelor, amfibienilor, păsărilor şi mamiferelor.

Karen Crow şi colegii săi au secvenţiat câteva regiuni cromozomale ale sturionului cu spatulă, regiuni care conţin 19 gene Hox. Genele Hox determină forma corpului şi dezvoltarea membrelor şi au devenit principalele elemente care au permis detectarea duplicării întregului genom.

Duplicarea întregului genom este descrisă de cercetători drept un "eveniment care a schimbat regulile jocului" în cadrul istoriei evoluţiei, eveniment care a dus în cele din urmă la apariţia unor noi specii. Acest fenomen apare atunci când o serie de circumstanţe neobişnuite coincid, rezultând astfel copii identice ale fiecărei gene.

Când se întâmplă asta, unul dintre scenariile care pot apărea este acela în care una din genele din pereche îşi păstrează funcţiile iniţiale, în timp ce cealaltă fie se pierde, fie dobândeşte o funcţie nouă. Se crede că două duplicări genetice importante au marcat evoluţia animalelor înainte de apariţia vertebratelor cu maxilare. Duplicarea genomului este un fenomen mai frecvent la plante decât la animale.

"Descoperirea noastră sugerează că duplicarea întregului genom nu este atât de rară în cadrul lumii animale, după cum se credea până în prezent", adaugă prof. Crow.