Во время роста клетки в оленьих рогах делятся быстрее, чем в опухоли, благодаря чему рога растут со скоростью почти 2 сантиметра в день. Среди других уникальных особенностей рогов — то, что это единственная часть тела млекопитающих, которая может полностью регенерировать, а также огромное количество разновидностей у разных млекопитающих — от небольших выростов у жирафов до загнутых и заостренных рогов у быков и огромных ветвистых «деревьев» у оленей и лосей. Поэтому ученые до сих пор не договорились о том, считать ли эти рога родственниками или же признать их независимое происхождение.
Чтобы прояснить этот вопрос, а также выяснить, что позволяет рогам расти так быстро, команда ученых из Китая и Дании сравнила набор генов, которые работают во время роста рогов у представителей семейств оленьих и полорогих (к нему относятся, например, быки, козлы и антилопы). Наборы оказались похожими: и у тех, и у других там оказались гены, связанные с развитием кожи, нервов и костной ткани.
Исследователи сопоставили последовательности генов, чтобы выяснить, какие из них подвергались положительному отбору и приобрели в результате определенные изменения в связи с возникновением рогов. У разных жвачных с рогами таких генов нашлось 240. Многие из них ранее обнаруживали в нервном гребне — зародышевой структуре, которая происходит из нервной трубки. Затем ее клетки расползаются по телу, давая начало некоторым нейронам, железам и пигментным клеткам. Ученые заключили, что рога возникли в ходе эволюции один-единственный раз, поскольку у всех зародышей они развиваются из одного и того же места и отвечают за это похожие гены. Потом их пути разошлись, и возникло разнообразие, которое мы можем наблюдать сегодня.
Читайте также: Тасманийский дьявол и укусы смерти. История о фантастических тварях и о том, чему они могут нас научить
Кроме того, ученые обнаружили, что в растущих рогах оленей работают те же гены, что и в остеосаркоме, опухоли костной ткани. Три из них подверглись положительному отбору. Один, FOS, регулирует клеточное деление и дифференцировку, а еще один, FAM83A, участвует в сигнальном каскаде факторов роста.
Известно, что олени болеют раком примерно в пять раз реже, чем среднестатистическое млекопитающее. Поэтому авторы работы предположили, что кроме «прораковых» генов они должны были обзавестись еще и усиленными механизмами противоопухолевой защиты. И действительно, генетики нашли у оленей несколько характерных особенностей в генах, контролирующих апоптоз в опухолевых клетках, перестройку межклеточного вещества и починку ДНК.
Также ученые отсеквенировали геномы трех безрогих жвачных: двух кабарг (Moschus chrysogaster и Moschus leucogaster) и водяного оленя (Hydropotes inermis). У всех трех животных потерял работоспособность один и тот же ген, но причиной тому были разные мутации. Так что безрогость возникла у жвачных, судя по всему, вторично и независимыми путями.
Кроме фундаментальных результатов о происхождении рогов исследование принесло и практические результаты. Теперь оленьи рога можно использовать в онкологических исследованиях с двух сторон: как модель ускоренного роста клеток и как модель строгого контроля за опухолевой трансформацией.
Полина Лосева