Гемоглобин у разных видов животных возник из гена, принадлежавшего последнему общему предку

Антон Тальский – 30 декабря 2020

Благодаря червю вида Platynereis dumerilii, гены которого развивались крайне медленно, ученые из Национального центра научных исследований (Франция), и Парижского университета вместе с коллегами из Санкт-Петербургского государственного университета и университета Рио-де-Жанейро показали, что, несмотря на то, что гемоглобин возник у разных видов животных в независимом порядке, его появление было вызвано одним и тем же геном, унаследованным от последнего общего предка животных.

Как известно, красный цвет крови характерен не только для людей или млекопитающих животных. Гемоглобином — сложным железосодержащим белком, который и придает крови красный цвет — также обладают кольчатые черви, некоторые моллюски (особенно улитки-прудовики) и ракообразные (например, дафнии). Но как гемоглобин мог возникнуть у столь широкого спектра живых существ? Долгое время среди ученых была распространена гипотеза, что гемоглобин был несколько раз заново «изобретен» эволюцией у животных разных видов. Однако новое исследование показывает, что это не так. Ученые доказали: возникновение гемоглобина у всех животных восходит к одному-единственному гену, который передался животным от последнего общего предка.

Установить столь любопытный факт помог имеющий красную кровь червь Platynereis dumerilii, на примере которого ученые проанализировали эволюцию гемоглобина. Но почему именно этот вид червей оказался полезен в контексте задач исследования? Все дело в его уникальных генетических характеристиках: так как черви Platynereis dumerilii развивались крайне медленно, их гены остались схожими с генами урбилатерии (Urbilateria) — существа, являвшегося общим морским предком всех животных.

Для того, чтобы выяснить природу гемоглобина, ученые сравнили генетическое строение Platynereis dumerilii с характеристиками других животных, имеющих гемоглобин. При этом исследователи сфокусировались на семействе белков, в которое входит гемоглобин, называемое глобинами.

Ученые пришли к крайне интересным результатам. Оказалось, что глобиновый белок цитоглобин у всех видов животных, имеющих кровь красного цвета, возник из одного и того же гена. Именно этот ген эволюционно развился и приобрел способность к кодированию гемоглобина. Этот эволюционный ход оказался продуктивным для предков современных животных, так как способствовал более эффективной циркуляции кислорода в крови.

Далее ученые собираются продолжить свою работу и изучить историю возникновения сосудистой системы у двусторонне-симметричных организмов.

фото: Song et al./BMC Evolutionary Biology