Geners samspil giver fingerpeg om, hvordan nye celletyper kunne udvikle sig

Geners indviklede samarbejde kan være nøglen til at forstå, hvordan nye celletyper kan opstå og udvikle sig. Forskning har vist, at under udviklingen af ​​komplekse multicellulære organismer kan interaktionerne mellem specifikke genregulerende netværk muliggøre fremkomsten af ​​nye cellulære identiteter og funktioner.

En måde, hvorpå gener spiller en rolle i udviklingen af ​​nye celletyper, er gennem erhvervelsen af ​​nye regulatoriske elementer. Disse regulatoriske elementer er DNA-sekvenser, der kontrollerer, hvornår og hvor gener udtrykkes. Erhvervelsen af ​​nye regulatoriske elementer kan tillade gener at blive udtrykt i forskellige celletyper eller på forskellige tidspunkter under udviklingen, hvilket kan føre til udviklingen af ​​nye cellulære funktioner.

For eksempel fandt forskerne i en undersøgelse af øjets udvikling, at et nyt regulatorisk element i et gen kaldet Pax6 tillod det at blive udtrykt i det udviklende øje, hvilket var afgørende for udviklingen af ​​synet.

En anden måde, hvorpå gener kan spille en rolle i udviklingen af ​​nye celletyper, er gennem genduplikation. Genduplikationshændelser kan skabe kopier af gener, der er frie til at erhverve nye mutationer og funktioner. Dette kan føre til udviklingen af ​​nye gener, der er specialiserede til forskellige celletyper.

For eksempel fandt forskerne i en undersøgelse af hjertets udvikling, at genet, der koder for proteinet myosin, blev duplikeret, og en af ​​kopierne fik en mutation, der gjorde det muligt at udtrykke det i det udviklende hjerte. Dette gjorde det muligt for hjertet at trække sig sammen og pumpe blod.

Samspillet mellem gener, regulatoriske elementer og genduplikationshændelser kan give anledning til nye genregulatoriske netværk, der styrer udviklingen og funktionen af ​​nye celletyper. Denne proces er afgørende for udviklingen af ​​komplekse flercellede organismer.