March 16th, 2006

homuncul

БИОЛОГИЯ

знаковая статья....


Science, Feb. 2006
"Gene regulatory networks and the evolution of animal body plans"


Авторами обнаружены устойчивые паттерны взаимодействия генов в онтогенезе у эволюционно-разнесенных видов. Паттерны представляют собой устойчивые функционально-временные графы, связывающие гены (через факторы транскрипции, ес-но), взаимодействующие на определенных стадиях развития организма. Паттерны получили название Gene Regulatory Network kernels (GRN kernels). Они эволюционно-фиксированы: общие GRN kernels выявлены у видов, разошедшихся более 600 млн. лет назад (даже при том, что сама номенклатура вовлеченных в паттерн генов может не совпадать и/или могут существенно различаться формируемые структуры/органы). - Таким образом, авторы показали наличие устойчивой функционально-временной [логической] архитектуры, скрывающейся за гено/фено вариациями.


genetic regulatory networks associated with development contain components that differ in their evolutionary conservation. Evolutionarily inflexible subcircuits ("kernels") perform essential upstream functions in building given body parts, while other small subcircuits ("plug-ins") have been repeatedly coopted to diverse developmental purposes, leaving highly flexible, individual cis-regulatory linkages to regulate detailed phenotypic variation.


/

...once formed and operating to specify particular body parts, GRN kernels would have become refractory to subsequent change. Molecular phylogeny places this evolutionary stage in the late Neoproterozoic when Bilateria begin to appear in the fossil record, between the end of the Marinoan glaciation at about 630 million years ago and the beginning of the Cambrian. Therefore the mechanistic explanation for the surprising fact that essentially no major new phylum-level body parts have evolved since the Cambrian may lie in the internal structural and functional properties of GRN kernels: Once they were assembled, they could not be disassembled or basically rewired, only built on to.


Examples of putative GRN kernels (графическое изображение паттернов)
http://www.sciencemag.org/cgi/content/figsonly/311/5762/796
-----------------------------------



см. также....
"Biological Networks: The Tinkerer as an Engineer"
Science, Sept. 2003

This viewpoint comments on recent advances in understanding the design principles of biological networks. It highlights the surprising discovery of "good-engineering" principles in biochemical circuitry that evolved by random tinkering.

http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/301/5641/1866