Η αλληλεπίδραση των γονιδίων δίνει ενδείξεις για το πώς θα εξελιχθούν οι νέοι τύποι κυττάρων

Η περίπλοκη συνεργασία των Genes μπορεί να κρατήσει το κλειδί για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο μπορούν να προκύψουν και να εξελιχθούν νέοι τύποι κυττάρων. Έρευνες έδειξαν ότι κατά την ανάπτυξη σύνθετων πολυκύτταρων οργανισμών, οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ συγκεκριμένων ρυθμιστικών δικτύων γονιδίων μπορούν να επιτρέψουν την εμφάνιση νέων κυτταρικών ταυτοτήτων και λειτουργιών.

Ένας τρόπος με τον οποίο τα γονίδια παίζουν ρόλο στην εξέλιξη των νέων κυτταρικών τύπων είναι η απόκτηση νέων ρυθμιστικών στοιχείων. Αυτά τα ρυθμιστικά στοιχεία είναι αλληλουχίες DNA που ελέγχουν πότε και όπου εκφράζονται γονίδια. Η απόκτηση νέων ρυθμιστικών στοιχείων μπορεί να επιτρέψει την εκφράζονται γονίδια σε διαφορετικούς κυτταρικούς τύπους ή σε διαφορετικούς χρόνους κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει στην εξέλιξη των νέων κυτταρικών λειτουργιών.

Για παράδειγμα, σε μια μελέτη της εξέλιξης του οφθαλμού, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένα νέο ρυθμιστικό στοιχείο σε ένα γονίδιο που ονομάζεται Pax6 επέτρεψε να εκφραστεί στο αναπτυσσόμενο μάτι, το οποίο ήταν απαραίτητο για την εξέλιξη της όρασης.

Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο τα γονίδια μπορούν να διαδραματίσουν κάποιο ρόλο στην εξέλιξη των νέων κυτταρικών τύπων είναι μέσω της γονιδιακής επανάληψης. Τα γεγονότα αλληλεπικάλυψης γονιδίων μπορούν να δημιουργήσουν αντίγραφα γονιδίων που είναι ελεύθερα να αποκτήσουν νέες μεταλλάξεις και λειτουργίες. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στην εξέλιξη νέων γονιδίων που είναι εξειδικευμένα για διαφορετικούς τύπους κυττάρων.

Για παράδειγμα, σε μία μελέτη της εξέλιξης της καρδιάς, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το γονίδιο που κωδικοποιεί τη μυοσίνη της πρωτεΐνης αντιγράφηκε και ένα από τα αντίγραφα απέκτησε μια μετάλλαξη που επέτρεψε να εκφραστεί στην αναπτυσσόμενη καρδιά. Αυτό επέτρεψε στην καρδιά να συρρικνωθεί και να αντλήσει αίμα.

Η αλληλεπίδραση των γονιδίων, των ρυθμιστικών στοιχείων και των γεγονότων αλληλεπικάλυψης γονιδίων μπορούν να δημιουργήσουν νέα ρυθμιστικά δίκτυα γονιδίων που ελέγχουν την ανάπτυξη και τη λειτουργία των νέων κυτταρικών τύπων. Αυτή η διαδικασία είναι απαραίτητη για την εξέλιξη πολύπλοκων πολυκύτταρων οργανισμών.