Geneetilised juhised jäsemete arenguks olid olemas juba kalade DNAs miljoneid aastaid enne seda, kui elu maismaale jõudis ning jalgu ka tegelikult vaja läks.

Geenide avaldumist kontrollivad molekulid, mis lülitavad geene sisse ja välja. Chicago ülikooli teadlased eraldasid ühe sellise lüliti kala DNAst ja panid selle hiirelootesse. Lüliti hakkas tööle ning aktiveeris geenid tekkivas hiirejalas. Selline edukas vahetus tõendab, et jäseme arengut määrav geneetiline programm on väga sarnane liikides, mida evolutsioonis lahutab 400 miljonit aastat.

“Geenilülitid, mis panevad hiirelootel varbad arenema, on kaladel olemas ja lisaks on need ka hiires töövõimelised,” ütles uurimuse autor Igor Schneider.

Geenijahi mõtte tekitas 2004. aastal Kanadast leitud kivistis – see Tiktaalik roseae nime all tuntud olend oli üleminekuvorm kalade ja maismaaloomade vahel. Tema uimeluud sarnanesid veidi hilisemate loomade jäsemeluudele.

Just see pani uurijaid otsima ehituslikke ja geneetilisi sarnasusi uimede ning jalgade vahel.

Teadlased võrdlesid jäsemete arengu eest vastutavat CsB-nimelist geenilülitit hiirtel, kanadel, konnadel ja kahel kalaliigil – sebrakalal ja rail.

CsB vastutab HoxD-nimelise geeniperekonna töö eest. Just need geenid kontrollivad uimede, tiibade ja jäsemete arengut,suurust ja kuju.

Uurijad leidsid, et need lülitid on erinevatel loomadel väga sarnased. See lubas proovida lüliteid erinevate liikide vahel vahetada ning vaadata, kas need suudavad ka teises liigis tööle hakata. Katsete käigus leidis Schneider, et hiire CsB-lüliti pani geenid avalduma sebrakala tekkivas uimes ning sebrakala ja rai CsB-lülitid olid võimelised aktiveerima geene arenevas hiirejäsemes.

Chicago uurijate tulemused näitavad, et programm jäsemete arengumehhanism on väga ürgne.

Uurimus lükkab ümber 2002. aastal tehtud katsed, kus kerakalade CsB-lüliti ei suutnud hiirte jäsemete arengut mõjutada. Schneideri sõnul oli kerakala ebaõnnestunud mudelorganism: selle liigi genoom on väga väike ning osa olulistest HoxD-geenidest puudub.

Tulevikus soovib ta uurida seda, kuidas täpselt töötab geenide regulatsioon kalade uimede ja neljajalgsete loomade jäsemete arengus. Geenide avaldumise erinev ajastus võibolla väga suurte anatoomiliste muutuste põhjuseks.

Uurimus ilmus ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences.