Осьминоги, кальмары и каракатицы обладают одной из самых сложных нервных систем в животном мире. Ученые из Венского университета предполагают, что ключ к их способностям лежит не в самих генах, а в трехмерной укладке ДНК внутри клеточных ядер.
Сотни миллионов лет назад в геноме предков этих головоногих моллюсков произошла масштабная перестройка. В результате участки ДНК, которые раньше были разделены, сблизились и вступили в физический контакт. Это создало новые связи, изменило то, как гены взаимодействуют друг с другом и как регулируется их работа. По мнению авторов исследования, опубликованного в Nature Communications, это могло способствовать эволюции сложной нервной системы.
Это открытие меняет традиционное представление о том, что структура генома – это лишь следствие эволюции, а не один из ее движущих факторов. Чтобы прийти к таким выводам, команда реконструировала пространственную организацию генома головоногих и сопоставила ее с активностью генов.
Исследователи выяснили, что крупные структурные участки генома, так называемые хроматиновые домены, сохраняли удивительную стабильность на протяжении эволюции. При этом более мелкие структуры – хроматиновые петли, сближающие удаленные участки ДНК, – оказались гораздо более гибкими. Их конфигурация заметно различается между видами, в разных тканях и на разных стадиях развития организма.
Наиболее важным оказалось то, что эти гибкие петли часто расположены рядом с генами, которые отвечают за развитие и функционирование нервной системы. Судя по всему, именно такие адаптивные структуры генома наиболее чувствительны к крупным генетическим перестройкам. Создавая новые связи между участками ДНК, они могли формировать новые схемы генной активности и способствовать появлению сложных признаков.
Работа не доказывает, что изменения в укладке ДНК стали прямой причиной высокого интеллекта головоногих. Однако она описывает возможный механизм, который позволял геному создавать новые биологические возможности, не нарушая при этом жизненно важных функций. Результаты показывают, что эволюция может зависеть не только от набора генов, но и от их физического расположения и связей внутри клетки.
