Биологи обнаружили ген, управляющий развитием мышц крыльев у насекомых

16 ноября 2011 года

Развитием двигательных мускулов крыльев практически у всех видов насекомых управляет один и тот же ген, который впервые появился в геноме предков членистоногих примерно 280 миллионов лет назад и с тех пор практически не изменился, сообщают австрийские и немецкие биологи в статье, опубликованной в журнале Nature.

Все летающие насекомые, млекопитающие и птицы имеют в своем арсенале особые мускулы, которые приводят в действие их крылья. Такие мышцы должны быстро сокращаться и сохранять работоспособность на протяжении многих тысяч непрерывных взмахов крыла.

Группа ученых под руководством Франка Шноррера (Frank Schnorrer) из Института биохимии Общества Макса Планка в городе Мартинсрид (Германия) проследила за тем, какие гены управляют развитием мускулатуры крыльев, поочередно "выключая" гены, связанные с развитием клеток мышц у мушек-дрозофил.

Шноррер и его коллеги обнаружили, что плодовые мушки с "выбитым" геном salm не умели летать, хотя все остальные внешние признаки были в норме.

Ученые препарировали нескольких трансгенных дрозофил и обнаружили, что объем и количество волокон двигательных мускулов значительно сократились. Кроме того, сильно изменилась их структура - на месте единого пучка мускульных волокон появились свернутые "коврики" из отделенных друг от друга слоев миоцитов, мышечных клеток. Как отмечают авторы, такое устройство мышц характерно для ног и других частей тела насекомого.

Ученые попытались вычислить "родословную" гена salm, изучив аналогичные участки ДНК в геномах мясных мух, близких родственников плодовых мушек, паразитических ос-наездников из рода Nasonia и жуков хрущаков из рода Tribolium. Оказалось, что гены salm в ДНК этих насекомых исполняют ту же функцию, что и в геноме дрозофил. Последний общий предок этих насекомых существовал примерно 280 миллионов лет назад, в эпоху раннего пермского периода.

Биологи также проследили, как salm управляет формированием мускулов во время развития куколки. Исследователи вырастили популяции обычных личинок и потомков трансгенных мушек, а затем проанализировали развитие мускулов на стадии куколок. Оказалось, что ген salm управляет превращением первичных мускульных клеток в другие виды мышц - его отсутствие в "заготовках" двигательных мускулов крыльев останавливает их развитие.

Авторы статьи активировали этот ген в клетках некоторых обычных мускулов и проследили за ростом нового поколения трансгенных мушек. Как и ожидалось, все мышцы ног, которые ученые "пометили" геном, превратились в "летательные" во время превращения куколки во взрослую особь.