Внутриутробное развитие у зверей появилось благодаря «генетическим паразитам»

 Переход от откладывания яиц к внутриутробному развитию у животных сопровождался изменением в активности более 1 500 генов, которые попали под массированную атаку мобильных генетических элементов — транспозонов.
 
Внутриутробное развитие, при котором эмбрион связан с организмом матери через плаценту, — результат работы транспозонов (фото lunar caustic).

Млекопитающие произошли от яйцекладущих рептилий. Сами звери не сразу пришли к вынашиванию плода в утробе матери и живорождению: самые древние из млекопитающих, утконосы и ехидны, до сих пор продолжают откладывать яйца. Сумчатые пошли по компромиссному пути, у них недоразвитый зародыш «дозревает» в сумке, которая служит неким подобием матки плацентарных млекопитающих.

Очевидно, что переход от одного способа производства потомства к другому должен был сопровождаться масштабными молекулярными перестройками. Исследователи из Йельского университета (США) решили выяснить, каким образом была переписана генетическая программа, управляющая у млекопитающих воспроизводством. Можно было бы ожидать постепенного накопления мутаций в соответствующих генах, которые по мере возникновения заставляли зверей отказываться от откладывания яиц в пользу другого способа. Но это не совсем верное предположение.

Как пишут исследователи в журнале Nature Genetics, причиной перехода к внутриутробному способу вынашивания потомства послужила массовая активность мобильных генетических элементов — транспозонов. Исследователи сравнивали активность генов в клетках матки человека и броненосца — плацентарных млекопитающих — с клетками сумчатых опоссумов. Оказалось, что клетки матки плацентарных зверей отличаются от клеток сумчатых по активности более чем 1 500 генов. Но управление этой тучей генов осуществлялось посредством транспозонов.

Эти генетические элементы как только не называют: и генетическими паразитами, и эгоистичной ДНК, и мусорной ДНК. Транспозоны представляют собой кластеры генов, которые могут самостоятельно перемещаться по геному, вырезаясь из одного участка ДНК и встраиваясь в другой. При этом они удваиваются с помощью клеточной репликационной машины и без проблем переходят в следующее поколение. Естественно, прыгая по ДНК, они вмешиваются в работу других генов. Порой такое вмешательство может закончиться плохо, а иногда оно приводит к большим эволюционным достижениям. Что, видимо, и произошло с плацентарными.

Исследователи обнаружили последствия крупных вырезаний и вставок вблизи генов беременности у млекопитающих. Переключение между откладыванием яиц к живорождению произошло благодаря появлению крупных регуляторных генетических единиц в соответствующих участках генома. Это привело к тому, что активность и функции генов деторождения перераспределились, в результате звери получили плаценту и внутриутробное развитие. Можно сказать, что способность беременеть возникла в результате массированного нашествия «генетических паразитов» на геном млекопитающих.

Подготовлено по материалам Йельского университета.