Structura tridimensională a genomului influențează trăsăturile complexe la cefalopode
Cefalopodele, precum caracatițele, calmarul și sepia, au dezvoltat sisteme nervoase extrem de elaborate, capabile de comportamente complexe, cum ar fi rezolvarea problemelor și camuflajul rapid.
Un nou studiu realizat de cercetători de la Universitatea din Viena sugerează că originile acestei complexități nu se află doar în gene, ci și în modul în care genomul este organizat în 3D. Aceștia au descoperit că o reorganizare extinsă și veche a genomului a modificat aranjarea ADN-ului în interiorul celulei. Aceste schimbări au adus regiuni de ADN anterior distanțate în contact, influențând modul în care genele sunt reglate.
În cadrul cercetării, echipa a studiat structura tridimensională a genomului la caracatițe, calamari și sepii, combinând datele despre structura ADN-ului cu activitatea genelor.
Genomul nu este doar o secvență de gene; acesta este pliat într-o structură tridimensională complexă. Înțelegerea modului în care această structură evoluează devine din ce în ce mai importantă pentru a înțelege cum apar noi forme de complexitate biologică.
Un aspect cheie identificat de cercetători este „întâlnirea reglementărilor”, care rezultă din reorganizarea genomului. Această reorganizare la scară largă, petrecută acum sute de milioane de ani, a rescris dramatic genomul și a adus regiuni distanțate ale cromozomilor în apropiere.
Cercetătorii au descoperit că, odată ce regiunile ADN-ului sunt aduse în contact, acestea pot începe să interacționeze și să influențeze activitatea reciprocă. De-a lungul timpului, aceste interacțiuni devin integrate, formând rețele de reglementare din ce în ce mai interconectate.
Cercetătorii descriu acest proces drept „întâlnirea reglementărilor”, care permite genomurilor să genereze noi modele de expresie a genelor, menținând în același timp funcțiile esențiale. Totuși, nu toate aspectele structurii genomului par să răspundă la reorganizarea acestuia în aceeași măsură. Unitățile structurale mari ale genomului, cunoscute sub numele de domenii de cromatină, au rămas relativ stabile pe parcursul timpului evolutiv.
În contrast, conexiunile mai fine, cunoscute sub denumirea de bucle de cromatină, au fost mult mai dinamice. Aceste bucle aduc regiuni îndepărtate de ADN în contact și variază semnificativ între specii, țesuturi și stadii de dezvoltare, fiind adesea localizate aproape de genele asociate cu trăsături cheie ale cefalopodelor, inclusiv cele legate de sistemul nervos. Aceasta sugerează că aceste regiuni mai flexibile ar putea fi în mod special afectate de schimbările la scară largă în organizarea ADN-ului.
În concluzie, aceste descoperiri contestă ideea că arhitectura genomului este o consecință pasivă a evoluției. Din contră, sugerează că organizarea tridimensională a ADN-ului influențează activ modul în care evoluția se desfășoară. În cazul cefalopodelor, acest aspect ar putea avea un rol esențial în apariția sistemelor lor nervoase neobișnuit de complexe.
