Отключение определенного гена на ранних стадиях развития мыши привело к появлению эмбриона с шестью конечностями вместо четырех. Ученые провелисравнение эмбрионов мыши разного возраста с рабочим и нерабочим геном Tgfbr1, который кодирует белок рецептора Tgfbr1. Ген Tgfbr1 участвует в сигнальном пути, который обеспечивает формирование тела направлениями от туловища к хвосту и передает сигналы клеткам развивающегося эмбриона о формировании задних конечностей или внешних половых органов.
По мере развития млекопитающего эмбриона новые структуры формируются постепенно от головы к хвосту. На начальных этапах развития генетические процессы перестраиваются с ориентации на формирование головы, расширение тела и образование системы основных органов. Во второй фазе происходит следующий этап изменений, когда активация генов в различных слоях тканей приводит к удлинению тела и появлению хвоста. В процессе этого взаимодействия формируются необходимые структуры для развития выходных каналов организма и половых органов.
На ранних стадиях процесса развития можно наблюдать большее сходство между развитием задних конечностей и гениталий. Это говорит о возможной общей исходной структуре этих органов у предков. В своей работе исследователи рассматривают взаимосвязь между этим механизмом развития и его гибкостью, а также пытаются определить, как эти данные могут помочь понять, почему у змей отсутствуют задние конечности, в то время как у большинства видов ящериц они присутствуют.
Ученые обнаружили, что несмотря на заметно отличающееся расположение дополнительных конечностей у эмбрионов без функционирующей версии Tgfbr1, другие гены, выражаемые в этих конечностях, похожи на те, которые обычно находятся в нормальных конечностях мышей. Предполагается, что клетки, превращающиеся в конечности, могут получить дополнительные сигналы для развития в зрелые, но деформированные конечности из-за их взаимодействия с другими слоями тканей в раннем эмбрионе.
Группа ученых провели более детальное исследование ДНК подопытных мышей и обнаружили изменения в структуре хроматина — белки, регулирующие доступ к ДНК клеток, были настроены на формирование «ног», а не половых органов. Исследователи все еще не знают точного механизма, связанного с подавлением гена Tgfbr1, приводящего к появлению дополнительной пары конечностей. Понимание этих фундаментальных процессов позволит исследователям получить дополнительные инструменты для борьбы с развитием заболеваний.
Ранее ученые взялианализ сотен сохранившихся образцов птиц из музейных коллекций по всему миру, который показал, что количество первостепенных маховых, а также симметрия перьев и пропорции крыльев у всех известных современных птиц обусловливают их способность летать. Это открытие позволит выяснить, какие динозавры имели такую способность.
