File:Ewolucja cierniaków.svg

Polski: Mechanizm molekularny zmian morfologicznych w ewolucji cierników (Gasterosteus aculeatus).

A. Schematyczny rysunek formy morskiej i słodkowodnej ciernika, widok od strony brzusznej. Zaznaczone struktury pasa barkowego (kolor żółty) i miednicowego (niebieski). Forma słodkowodna ma zredukowane kolce odbytowe i struktury pasa miednicowego w porównaniu do formy morskiej. Pas barkowy pozostaje bez zmian.

B. Schematyczny rysunek fragmentu genomu ciernika zawierający gen Pitx1. Kolorem czarnym zaznaczona jest nić DNA. Kolorem lazurowym sekwencje regulatorowe (enhancery), kolorem czerwonym sekwencja kodująca genu Pitx1. Przyczyną redukcji pasa miednicowego u cierników słodkowodnych jest mutacja w jednym z enhancerów (kolor niebieski) genu Pitx1 (kolor czerwony), powodująca brak ekspresji genu Pitx1 w zawiązkach płetwy odbytowej w okresie embrionalnym. Płetwy odbytowe, u cierników przekształcone w kolce, są strukturami homologicznymi z tylnymi kończynami innych kręgowców. Gen Pitx1 warunkuje różnice strukturalne pomiędzy przednimi i tylnymi kończynami kręgowców.

U formy słodkowodnej zauważalna jest asymetria zredukowanych kolców, kolec po lewej stronie jest nieco większy. Spowodowane jest to efektem genu Pitx2, którego produkt jest zbliżony do białka Pitx1. W odróżnieniu od Pitx1 gen Pitx2 ulega ekspresji tylko w lewej części ciała, normalnie warunkując asymetryczne położenie narządów, na przykład serca po lewej stronie. W przypadku cierników słodkowodnych, jego słaby efekt powoduje silniejsze rozwinięcie kolców po lewej stronie ciała.

Ponieważ taka redukcja pasa miednicowego, jest wynikiem pojedynczej mutacji, nie mogła nastąpić stopniowo. Jest to więc jeden z przykładów punktualizmu w ewolucji.

Rysunek na podstawie pracy: Shapiro MD et al. Genetic and developmental basis of evolutionary pelvic reduction in threespine sticklebacks. Nature. 2004 428(6984):717-723 [1].