Бесконечное число самых прекрасных форм. Новая наука эво-дево и эволюция царства животных

4f Будущее расположение конечностей намечается за счет белков генов развития, которые синтезируются в областях эмбриона, имеющих определенные широту и долготу. Например, два разных белка намечают расположение будущих передних и задних крыльев (П и З соответственно) и ног (Н). Фотография Скотта Уэзерби.

4g За счет белков различных генов развития определяются верхняя (красная) и нижняя (пурпурная) поверхности, а также передняя (слева) и задняя (справа от вертикальной зеленой линии) зоны будущего крыла. Каждое маленькое пятнышко соответствует ядру клетки крыла. Фотография Джима Уильямса и Стива Пэддока.

4h В определенных координатах крыла включаются гены развития, способствующие формированию определенных структур. Здесь показан белок одного из генов развития (области зеленого и желтого цвета), который способствует формированию щетинок на будущем краю крыла (там, где заканчивается красная область). Фотография Сета Блера Университет Висконсина.

Спецификация повторяющихся модулей

Две пары крыльев дрозофилы очень сильно различаются по форме и функции. Передние крылья широкие, плоские, укреплены жилками и намного сильнее задних. Задние крылья гораздо меньше, имеют закругленную форму, без жилок. Их функция — удерживать муху в равновесии, корректируя высоту и угол движения в полете (дрозофилы без задних крыльев врезаются в землю). Развитие задних и передних крыльев начинается похожим образом. Система координат в двух типах крыльев совершенно одинаковая (если судить по картине экспрессии генов; вкладка 4i). Однако у взрослой особи задние и передние крылья очень сильно различаются по размеру, форме и функциональным характеристикам.

Различие между задними и передними крыльями, формирующимися в двух соседних сегментах (т.е. на разной долготе), связано с активностью Hox-гена, называемого Ultrabithorax (Ubx). Этот Hox-ген активируется во всех клетках задних крыльев, а в передних — нет (вкладка 4j). Действие Гена (Ubx модифицирует программу развития задних крыльев таким образом, что экспрессия набора генов, обеспечивающих разметку крыла, подавляется, а другие гены начинают работать очень специфически. К примеру, в задних крыльях не активируются гены, участвующие в образовании жилок, а "гены щетинок" не активируются вдоль передней кромки крыльев. Различие в развитии передних и задних крыльев в результате действия гена Ubx иллюстрирует, каким образом фундаментальная особенность строения животных, а именно, дифференцировка сериально повторяющихся частей, контролируется Hox-генами в регионах, имеющих специфические координаты относительно передне-задней оси тела. Принцип, на котором основано построение тела дрозофилы, распространяется и на нас с вами.

4i Переднее и заднее крылья различаются по размеру но их разметка происходит с помощью белков одних и тех же генов развития (сравните расположение пурпурных, красных и желтых/зеленых участков в обоих крыльях). Фотография Джима Уильямса и Стива Пэддока.