Ключевой для зрения ген позвоночных оказался заимствован у бактерий

Прокариоты легко обмениваются фрагментами ДНК во время горизонтального переноса генов, отличающегося от вертикальной передачи, от родителей потомству. Гораздо реже такой механизм встречается у животных, тем более у столь сложных, как позвоночные. Полное секвенирование ДНК человека позволило обнаружить не более 200 генов, которые могли быть позаимствованы у бактерий, а последующие исследования показали, что и из них большинство имеют вполне «животное» происхождение.

Однако недавно биологам удалось подтвердить бактериальную природу одного из этих генов — IRBP. Анализ последовательностей ДНК сотен видов живых организмов показал, что впервые он появляется у предков позвоночных и отсутствует у других животных. Это как раз свидетельствует о том, что некогда он был заимствован. Действительно, дальний родственник IRBP ученые выявили у бактерий среди генов, кодирующих некоторые белки семейства пептидаз. Об этом рассказывается в статье Мэттью Догерти (Matthew Daugherty) и его коллег, опубликованной в журнале PNAS.

Ген IRBP кодирует ретинол-связывающий белок 3 (RBP3), который работает в пространстве между светочувствительными клетками глаза и его пигментным эпителием. После того как молекула пигмента уловила фотон и перешла в форму другого изомера, запустив сигнал, RBP3 переносит его в эпителий, где пигмент восстанавливает прежнюю форму, а затем возвращает обратно в рецепторные клетки. Этот процесс играет важнейшую роль в работе зрения у всех позвоночных, но отсутствует у беспозвоночных животных.

Судя по данным, полученным Догерти и его соавторами, общий предок всех позвоночных мог получить соответствующий ген у бактерии, после чего начались изменение и адаптация его функций. У микробов он кодирует белок, участвующий в разложении и утилизации других белков. Однако у животных ген потерял эту активность, дважды дуплицировался, появившись в четырех копиях, и множество раз мутировал, став средством транспорта пигментных молекул.