Как эволюция перестраивает генетические сети для создания новых форм
Диаграмма показывает различные эволюционные пути к одному и тому же фенотипу (признаку). Автор: Гарри Бут.
Учёные из Института Фрэнсиса Крика исследовали, как генные регуляторные сети эволюционируют для создания новых пространственных паттернов в биологическом развитии. Эти сети, контролирующие активность генов, играют ключевую роль в формировании полос, пятен и других узоров у животных.
Группа под руководством Зены Хадживасилиу использовала компьютерное моделирование, чтобы понять, какие типы мутаций позволяют возникать новым паттернам. Математик Гарри Бут провёл более 100 000 симуляций эволюции генетических сетей.
Высокопроизводительная система для эволюции GRN. Автор: PRX Life (2025). DOI: 10.1103/q79n-k93j
Исследование показало, что тонкая настройка существующих границ (например, смещение полосы) требует лишь небольших изменений в силе генетических взаимодействий. Однако создание совершенно новых границ обычно требует нескольких одновременных изменений — добавления новых регуляторных связей и изменения роли гена с активации на подавление.
«Коротко говоря, тонкая настройка проста, но подлинные инновации требуют более серьёзной перестройки сети», — резюмирует Бут.
Учёные также обнаружили, что определённые мутации создают «развилки» в эволюционном пути, которые надёжно направляют эволюцию к конкретным исходам, что подтверждает идею о том, что случайные события в истории могут формировать будущее эволюцию видов.
Примеры сетей, формирующих полосы, которые эволюционировали в симуляции. Автор: Гарри Бут.
Следующим шагом исследователей будет поиск доказательств этих принципов в генетических данных реальных организмов, таких как плодовые мушки.
Исследование опубликовано в журнале PRX Life.
0 комментариев