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절지동물 (거미나 벌레와 같은) 의 머리를 특정 순서로 방들이 지어지는 복잡한 건설 현장이라고 상상해 보세요. 과학자들은 최종 건물의 모습이 매우 다르더라도 이러한"방"을 짓는 설계도가 종마다 동일한지 오랫동안 궁금해해 왔습니다.
이 논문은 거미 (Parasteatoda tepidariorum) 와 매우 다른 두 가지 곤충인 완두애기진딧물과 붉은 밀가루바퀴의 건설 계획을 비교하는 탐정 이야기와 같습니다.
거미의"분할 줄무늬"기법
거미의 머리는 세 가지 주요 섹션으로 이루어져 있습니다. 연구자들은 거미가 이 섹션들 사이의 경계를 그리는 데hedgehog(약칭hh) 라는 특정 유전자를 사용한다는 것을 발견했습니다.hh를 벽에 칠해진 빛나는 페인트 줄이라고 생각하세요.
- 과정: 거미는 처음에하나의 빛나는 줄만 시작합니다. 그런 다음 역동적인 춤처럼 이 줄이 두 개로 나뉘고, 다시 나뉘어세개의 별개의 줄이 됩니다. 이 세 줄은 거미의 몸이 세 개의 머리 분절을 어디에 건설할지 알려주는 마커 역할을 합니다.
- 조력자: 이 분할 기법은 마법처럼 일어나는 것이 아닙니다.otd와opa라는 두 가지 다른 유전자가hh줄이 언제, 어디서 분할할지 지시하는 현장 관리자로 작용해야 합니다.
곤충과의 연결
연구자들은"곤충들도 같은 기법을 사용할까?"라고 질문했습니다. 그들은 완두애기진딧물과 붉은 밀가루바퀴를 살펴보았습니다.
- 발견: 그렇습니다! 곤충과 거미는 생김새가 다르지만, 곤충들도 머리를 건설할 때 정확히 같은 세 가지 유전자 (hh, otd, opa) 를 같은 순서와 같은 위치에서 사용합니다.
- 차이점: 거미의 단일 줄이 두 번 분할하여 세 개의 분절을 만드는 반면, 곤충들은 이 고대 설계도의 약간 수정된 버전을 사용하는 것으로 보입니다. 곤충에서는 단일hh줄이 분할하여 첫 두 개의 분절 (눈과 더듬이 영역) 을 형성한 후, 세 번째 분절 (intercalary 분절) 을 만들기 위해 완전히 새로운 줄이 처음부터 그려집니다.
큰 그림
"부모 RNAi"(자손에게 어떤 일이 일어나는지 보기 위해 부모의 유전자 지시를 일시적으로 끄는 것과 같은) 라는 기법을 사용하여 팀은 이 유전자들이 거미와 곤충 모두에서 정확히 같은 방식으로 서로 소통한다는 것을 확인했습니다.
결론
이 논문은 이 특정 유전자 네트워크 (hh, otd, opa) 가 공통 조상으로부터 물려받은 고대이고 공유된 설계도라고 결론 내립니다. 마치 현대의 마천루와 고대의 돌 오두막이 최종 구조물의 모습이 다르더라도 동일한 기본적인 망치와 못 기술을 사용하여 지어졌다는 것을 발견한 것과 같습니다. 이는 절지동물이 머리를 건설하는 방식이 깊이 보존된 진화적 이야기임을 시사하며, 연구자들은 완전 변태를 거치는 곤충 (밀가루바퀴와 같은) 에서 이러한 머리 패턴이 어떻게 진화했는지에 대한 새로운 모델을 제안합니다.
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