Možda ćemo konačno znati kako je naš vid evoluirao da svetlost pretvara u složen fotografski sistem

Novo istraživanje sugeriše da neke komponente vida kičmenjaka možda nisu bile postepeno oblikovane kako su se njihovi geni prenosili duž porodične linije, već su „ukradeni“ iz potpuno različitih grana života.

„Najmanje jedna inovacija koja je dovela do sadašnje strukture očiju kičmenjaka nije nastala postepenim „petljanjem“ sa genima koji postoje kod drugih životinja, već je nastala uvođenjem nove DNK iz bakterija horizontalnim prenosom gena“, objašnjava molekularni biolog Mat Dugerti sa Univerziteta u Kaliforniji.

Invertebrates lack IRBP (since it came horizontally into vertebrates rather than vertically), so lack the ability to separate the light sensing and recycling functions into two cell types. This sets up a fundamental difference between vertebrate and invertebrate eyes. 6/

— Matt Daugherty (@Daugherty_Lab) April 10, 2023

Horizontalni transfer gena opisuje proces genetskog materijala koji se kreće između različitih tipova organizama, kao što su virusi koji zamenjuju gene ili neke vrste bakterija.

Jedna od ključnih karakteristika koja razlikuje naše oči nalik kameri sa preciznim fokusom od očiju beskičmenjaka je odvajanje tkiva koja osećaju svetlost od ćelija odgovornih za recikliranje njihovih molekula koji reaguju na svetlost.

Ovo se oslanja na mehanizme za stvarno pomeranje molekula, zvanih retinoidi, između različitih ćelija.

Visoko konzervirani protein interfotoreceptor koji vezuje retinoid (IRBP) obavlja transport, a prema ovom novom istraživanju, nastao je od bakterijskog gena koji se iznenada pojavio u očima sličnim kičmenjacima pre više od 500 miliona godina.

Ne samo da je IRBP odsutan kod beskičmenjaka, već se ne nalazi ni u jednoj drugoj složenoj ćeliji, od drveća preko amebe do kvasca.

Jedini zapis koji imamo o sekvenci gena sličnoj onoj koja kodira za IRBP je iz bakterija.

Analizirajući preko 900 genoma, diplomirani student molekularne biologije i njegove kolege su uspeli da precizno odrede izgled gena u lozama kičmenjaka.

Čini se da je predak svih životinja sa kičmom ukrao originalni gen od bakterija, i tokom mnogih generacija prirodne selekcije, duplirao njegov kod i oblikovao njegovu funkciju za transport retinoida.

Iako igra samo jednu malu ulogu u vidu kičmenjaka, činjenica da nove komponente mogu kliziti između potpuno različitih delova biosfere predstavlja nove mogućnosti za objašnjenje mnogih složenih bioloških procesa, piše Science Alert.

Još jedan primer ovoga je protein neophodan za formiranje placente kod sisara koji se zove sincitin. Gen ovog proteina potiče od retrovirusa.

„Za razliku od evolucije postojećih gena, ili takozvanog petljanja, sticanje stranog genetskog materijala ima potencijal da naglasi eukariotsku evoluciju pružanjem neposredne funkcionalne novine“, objašnjava tim u svom radu.

Kako se više genoma sekvencira, istraživači sumnjaju da ćemo pronaći još više primera horizontalnog transfera gena u našoj evolucionoj istoriji.

„DNK iz mikroba (uključujući viruse) oblikovala je evoluciju životinja na čudne i iznenađujuće načine“, kaže Doherti.

Ovo istraživanje je objavljeno u PNAS-u.