Forskere demonstrerer, hvordan nogle gener udviklede sig fra en immunfunktion til en olfaktorisk rolle hos pattedyr

Forskere fra Max Planck Institute of Immunobiology and Epigenetics i Freiburg, Tyskland, har opdaget, hvordan visse gener fra immunsystemet udviklede sig til at spille en ny rolle i pattedyrets lugtesans. Deres resultater, offentliggjort i tidsskriftet "Molecular Biology and Evolution", giver indsigt i udviklingen af ​​genfunktioner og de komplekse interaktioner mellem forskellige biologiske systemer.

Forskerne fokuserede på Vmn2r-familien af ​​gener, som koder for proteiner, der fungerer som olfaktoriske receptorer hos pattedyr. Disse receptorer registrerer lugtmolekyler i næsen og sender signaler til hjernen, så vi kan opfatte forskellige dufte. Interessant nok deler Vmn2r-generne en bemærkelsesværdig lighed med en gruppe af immunreceptorgener kaldet Vmn1r-gener.

Gennem evolutionær analyse og funktionelle undersøgelser viste forskerne, at Vmn2r-generne udviklede sig fra et forfædres Vmn1r-immunreceptorgen. Denne genduplikationsbegivenhed fandt sted for cirka 150 millioner år siden, hvilket faldt sammen med pattedyrs divergens fra andre hvirveldyr.

Det duplikerede Vmn2r-gen undergik adskillige ændringer i dets genetiske sekvens over tid og erhvervede mutationer, der specifikt forbedrede dets evne til at binde sig til lugtmolekyler. Disse mutationer førte til udviklingen af ​​forskellige olfaktoriske receptorrepertoirer i forskellige pattedyrarter, hvilket gjorde dem i stand til at detektere og skelne mellem en bred vifte af dufte.

Forskerne viste yderligere, at Vmn2r-generne blev selektivt udtrykt i de olfaktoriske sensoriske neuroner i næsen, mens deres forfædres Vmn1r-modstykker forblev udtrykt i immunceller. Dette funktionelle skift var sandsynligvis drevet af ændringer i genregulering, der begrænsede Vmn2r-ekspression til det olfaktoriske system.

Co-optionen af ​​Vmn2r gener fra immunsystemet fremhæver den bemærkelsesværdige plasticitet af genfunktion under evolution. Gener, der oprindeligt udviklede sig til ét formål, kan genbruges til at tjene helt nye funktioner i forskellige sammenhænge. Denne evolutionære proces ligger til grund for kompleksiteten og mangfoldigheden af ​​biologiske systemer, hvilket gør det muligt for organismer at tilpasse sig skiftende miljøer og udvikle nye sensoriske evner.