Våre eldste gener

Publisert:10. august 2006Oppdatert:2. oktober 2013, 09:12

Vi har mindre til felles med anemonene enn vi har trodd: Ny genetisk forskning viser nemlig at bestemte gener man har trodd alle dyr delte, er helt ulike hos sjøanemoner og pattedyr. Samtidig kan de genene vi har til felles, være 700 millioner år gamle.

– Sjøanemoner og slektningene deres, nesledyrene, kan ha like mange gener som oss, og til og med være like kompliserte genetisk sett, men oppbygningen deres er enklere. Forklaringen ligger i disse bestemte genene vi har studert, forklarer Ulrich Technau, gruppeleder ved Sars-senteret på Universitetet i Bergen.

Sammen med Daniel Chourrout, forskningsdirektør ved Sars-senteret, og forskere fra flere utenlandske institusjoner har de utviklet en ny teori for hvordan kroppsplanen for dyr har endret seg gjennom evolusjonen. Bakgrunnen er at genomet for flere av nesledyrene nettopp har blitt sekvensert.

Det er i de såkalte Hox-genene oppdagelsen har blitt gjort. Hox-gener er sentrale i den morfologiske utviklingen hos dyr – altså hvordan kroppene deres bygges opp. Man har studert og funnet Hox-gener hos mange dyr, og selv mellom dyregrupper som ligger langt fra hverandre, som insekter og virveldyr, har de vært helt likt organisert – de har ligget i rekke etter hverandre på genomet:

  • anterior-gruppen – som styrer strukturen i fronten av dyret
  • sentralgruppen, som styrer hvordan midten ser ut
  • posterior-gruppen, som bestemmer mønsteret i enden av dyret.

Innenfor hvert av disse tre segmentene, styrer Hox-genene hvilke gener som skal uttrykkes hvor – og bestemmer derfor hvordan dyret ser ut.

Fant ny gruppe Hox-gener
– Så langt har imidlertid det meste av forskningen på Hox-gener blitt gjort på bilateralt symmetriske dyr, forklarer Technau. Bilateralt symmetriske dyr er som du og jeg – slik at høyre og venstre side speiler hverandre. Technau er spesialist på en gruppe dyr som ikke hører med i denne gruppen, nemlig nesledyrene – Cnidaria.

Chourrout er på sin side spesialist på Hox-gener, og sammen ville de undersøke om man fant den samme organiseringen av Hox-gener i denne dyregruppen, som omfatter blant annet anemoner, polypper og maneter. Forskerne tok utgangspunkt i anemonen Nematostella vectensis, en organisme Technau har forsket mye på, og blant annet vist har like mange gener som mennesker.

– Den er altså ikke venstre-høyre-symmetrisk som oss, så vi ventet at de kanskje ville mangle den sentrale gruppen. Samtidig forventet vi å finne både en anterior- og en posterior-gruppe, forklarer Technau. Det gjorde de imidlertid ikke. Bioinformatiker Frederic Delsuc fra CNRS-universitetet i Montpellier, analyserte genene, og fant bare én av de tre Hox-gruppene.

– I stedet fant han en ny gruppe, som vi ikke observerer i bilateralt symmetriske dyr, forklarer Chourrout.

Bekreftet funnet hos fjern slektning
Dette synes forskerne var svært interessant. Kunne det være slik at vi bare har anterior-gruppen til felles med nesledyrene – og dermed vårt felles opphav? Eller hadde bare Nematostella mistet de to andre gruppene Hox-gener underveis i evolusjonen?

– Vi undersøkte derfor en fjern slektning av Nematostella, som vi ofte bruker til sammenlikning, nemlig polyppen Hydra, forklarer Technau.

Hydra er også et nesledyr, men er en mye enklere organisme enn Nematostella. Dersom Hydra også manglet posterior-gruppen og den sentrale gruppen av hox-gener, ville det tyde på at en felles forgjenger til begge nesledyrene også manglet både den sentrale og den posteriore hox-gruppen, og at den i stedet for dem hadde den nye gruppen, som vi kan kalle X-gruppen. Denne nye gruppen er antakelig utviklet av en felles forgjenger til Cnidariene, etter at denne gruppen vokste ut som en egen gren på det fylogenetiske stamtreet.

– Og det viste seg å stemme. Hydra hadde bare anterior-gruppen til felles med oss. Men den hadde den nye X-gruppen til felles med Nematostella, forklarer han.

Et enkelt opphav?
Forskerne mener derfor det kan være grunn til å tro at variasjoner i Hox-genene langt på vei kan forklare de store morfologiske forskjellene i livet på jorden. Og at endringer i nettopp disse genene forklarer hvordan kroppsplanen til dyrene endrer seg underveis i evolusjonen.

– Kanskje hadde en felles opphavsart til både nesledyrene og oss bare denne gruppen Hox-gener som alle har til felles i dag. Den teorien fremsetter vi i artikkelen vår i siste utgave av Nature, forklarer Ulrich Technau. Han mener et slikt urdyr må ha levd så langt tilbake som 600-700 millioner år siden. Det vil si før den kambriske eksplosjonen, eller den perioden da de fleste av dagens dyregrupper oppstod for første gang.

– Hvordan det dyret så ut, vet vi ikke, men det var antakelig morforlogisk enklere enn cnidariaene. Og stemmer teorien vår, tyder det på at all kompleksiteten som har oppstått siden i dyrene, må henge sammen med at hox-genene har blitt mer komplekse og mer varierte, sier Chourrout.

Meld deg på vårt nyhetsbrev og få oppdateringer rett til din e-post!

Abonner på På Høyden nyhetsbrev feed