มนุษย์และปลาหมึกพัฒนาดวงตาเดียวกันโดยใช้ยีนเดียวกัน

บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกที่บทสนทนาสิ่งพิมพ์มีส่วนร่วมในบทความเกี่ยวกับ Live Science'sเสียงผู้เชี่ยวชาญ: Op-Ed & Insights

ดวงตาและปีกเป็นหนึ่งในวิวัฒนาการนวัตกรรมที่น่าทึ่งที่สุดที่สร้างขึ้น คุณสมบัติเหล่านี้มีการพัฒนาหลายครั้งในสายเลือดที่แตกต่างกันของสัตว์ ยกตัวอย่างเช่นบรรพบุรุษของนกและบรรพบุรุษของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมของค้างคาวทั้งสองพัฒนาปีกอย่างอิสระในตัวอย่างของวิวัฒนาการมาบรรจบกัน สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับดวงตาของปลาหมึกและมนุษย์ การวิวัฒนาการมาบรรจบกันนั้นไม่ชัดเจนเสมอไป

ในการศึกษาใหม่ตีพิมพ์ในรายงานวิทยาศาสตร์ธรรมชาตินักวิจัยพบว่าแม้จะเป็นเชื้อสายที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงมนุษย์และปลาหมึกพัฒนาผ่านการปรับแต่งไปยังยีนเดียวกัน

ดวงตาเป็นรางวัล

เช่นเดียวกับอวัยวะทั้งหมดตาเป็นผลิตภัณฑ์ของยีนจำนวนมากที่ทำงานร่วมกัน ยีนเหล่านั้นส่วนใหญ่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับวิธีการเป็นส่วนหนึ่งของดวงตา ตัวอย่างเช่นยีนหนึ่งให้ข้อมูลเพื่อสร้างเม็ดสีที่ไวต่อแสง ยีนอื่นให้ข้อมูลเพื่อสร้างเลนส์

ยีนส่วนใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับการทำให้ตาอ่านเหมือนรายการชิ้นส่วน - ยีนนี้สร้างสิ่งนี้และยีนนั้นทำให้เป็นเช่นนั้น แต่ยีนบางตัวแสดงการก่อสร้างตา แทนที่จะให้คำแนะนำในการสร้างส่วนของตายีนเหล่านี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับสถานที่และเวลาที่จะต้องสร้างและประกอบชิ้นส่วน เพื่อให้สอดคล้องกับบทบาทของพวกเขาในการควบคุมกระบวนการสร้างดวงตายีนเหล่านี้เรียกว่า "ยีนควบคุมหลัก"

สิ่งที่สำคัญที่สุดของยีนควบคุมหลักที่เกี่ยวข้องในการทำตาเรียกว่าpax6- บรรพบุรุษpax6ยีนอาจปรับการก่อตัวของตาที่เรียบง่ายมาก-เพียงแค่ชุดของเซลล์ตรวจจับแสงที่ทำงานร่วมกันเพื่อแจ้งสิ่งมีชีวิตดั้งเดิมเมื่อมันออกมาในที่โล่งเมื่อเทียบกับในความมืดหรือในที่ร่ม

วันนี้มรดกของมันเร็วpax6ยีนอาศัยอยู่ในความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตตั้งแต่นกและผึ้งไปจนถึงหอยและปลาวาฬตั้งแต่ปลาหมึกถึงคุณและฉัน ซึ่งหมายความว่าpax6ยีนมาก่อนการกระจายความหลากหลายของเชื้อสายเหล่านี้ - ในช่วงเวลา Cambrian ประมาณ 500 ม. ปีที่แล้ว

ที่pax6ขณะนี้ยีนกำกับการก่อตัวของความหลากหลายที่น่าทึ่งของประเภทดวงตา นอกเหนือจากดวงตาที่เรียบง่ายแล้วมันต้องรับผิดชอบต่อตาผสมของแมลงซึ่งใช้กลุ่มของชิ้นส่วนที่ตรวจจับแสงจำนวนมากเพื่อสร้างภาพเต็มรูปแบบ นอกจากนี้ยังรับผิดชอบประเภทของดวงตาที่เราแบ่งปันกับสัตว์มีกระดูกสันหลังของเรา: ตากล้อง, โครงสร้างที่ปิดล้อมด้วยม่านตาและเลนส์, การตกแต่งภายในของเหลวและเรตินาตรวจจับภาพ

เพื่อสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนเช่นกิจกรรมpax6การควบคุมมีความซับซ้อนมากขึ้น เพื่อรองรับสิ่งนี้วิวัฒนาการจะเพิ่มจำนวนคำแนะนำที่เกิดขึ้นจากหนึ่งเดียวpax6ยีน.

การตัด

เช่นเดียวกับยีนทั้งหมดpax6ยีนเป็นคำสั่งที่เขียนในรหัสดีเอ็นเอ เพื่อให้รหัสใช้งานได้ดีเอ็นเอจะต้องอ่านแล้วคัดลอกไปยังรหัสประเภทอื่น รหัสอื่นเรียกว่า RNA

รหัส RNA นั้นน่าสนใจที่สามารถแก้ไขได้ การแก้ไขประเภทหนึ่งที่เรียกว่าการประกบลบชิ้นส่วนออกจากตรงกลางของรหัสและเย็บทั้งสองจะจบลงด้วยกัน ความมหัศจรรย์ของการประกบกันคือมันสามารถใช้ในการสร้างคำแนะนำสองประเภทที่แตกต่างจากรหัส RNA ชิ้นเดียวกัน RNA ที่ทำจากpax6สามารถประกบกันในลักษณะดังกล่าว เป็นผลให้คำแนะนำที่แตกต่างกันสองแบบสามารถสร้างได้จากเดียวกันpax6RNA

ในการศึกษาใหม่, Atsushi Ogura ที่สถาบันวิทยาศาสตร์ชีวภาพและเทคโนโลยีและเพื่อนร่วมงานของ Nagahama พบว่าpax6RNA splicing ถูกนำมาใช้เพื่อสร้างตากล้องในสายเลือดที่น่าประหลาดใจ มันเกิดขึ้นในเชื้อสายที่มีปลาหมึกปลาหมึกและปลาหมึกยักษ์ - เซฟาโลพอด

Cephalopods มีตากล้องที่มีคุณสมบัติเช่นเดียวกับดวงตาของกล้องสัตว์มีกระดูกสันหลัง ที่สำคัญตากล้องเซฟาโลพอดเกิดขึ้นอย่างอิสระจากเรา บรรพบุรุษสามัญคนสุดท้ายของเซฟาโลพอดและสัตว์มีกระดูกสันหลังมีอยู่มากกว่า 500 เมตรที่ผ่านมา

pax6RNA splicing ใน cepahlopods เป็นการสาธิตที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับวิธีการแก้ปัญหาที่เทียบเท่ากับวิวัฒนาการแฟชั่นผ่านเส้นทางที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง การใช้โครงสร้างแบบอะนาล็อกวิวัฒนาการสามารถให้นวัตกรรมที่น่าทึ่ง

Malcolm Campbell ได้รับเงินทุนจากสภาวิจัยวิทยาศาสตร์ธรรมชาติและวิศวกรรมของแคนาดาและจากจีโนมแคนาดา

บทความนี้ได้รับการตีพิมพ์ครั้งแรกเมื่อบทสนทนา- อ่านบทความต้นฉบับ- ติดตามปัญหาเสียงและการอภิปรายทั้งหมดของผู้เชี่ยวชาญ - และกลายเป็นส่วนหนึ่งของการสนทนา - บนFacebook-TwitterและGoogle +- มุมมองที่แสดงเป็นของผู้เขียนและไม่จำเป็นต้องสะท้อนมุมมองของผู้จัดพิมพ์ บทความฉบับนี้ได้รับการเผยแพร่ครั้งแรกเมื่อวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต