Эволюция множественных гормон-чувствительных систем
После появления первой системы, реагирующей на гормон, она могла все более расширяться, чтобы иметь возможность распознавать сходные сигналы. Генетические механизмы такого расширения, вероятно, подобны тем, которые лежат в основе генетических заболеваний (дупликация генов, их перестройки, рекомбинации и специфические мутации). Дупликация приводит к образованию близких генных семейств, а последующие мутации обусловливают их разнообразие. Изменения про- моторных участков генов могло обеспечить дальнейшее приобретение ими новых функций.
Можно привести множество примеров генных семейств, образовавшихся путем дупликации одиночных генов. К ним относятся гены, кодирующие ГР, ПРЛ и плацентарный лактоген (хорионический соматомаммотропин, ХС); гены, кодирующие гли- копротеиновые гормоны, имеющие общую а-субъ- единицу и разные (хотя и высоко гомологичные) р-субъединицы; большинство генов, кодирующих ферменты биосинтеза стероидных гормонов; гены поверхностных рецепторов с семью трансмембранными доменами, а также гены ядерных рецепторов. Действительно, как показывает рентгеноструктурный анализ лиганд-связывающих доменов ядерных рецепторов, все они обладают сходной третичной структурой, несмотря на широкие колебания первичных аминокислотных последовательностей. Это означает, что основная функция первичного лиганд-связывающего домена сохранилась в эволюции, хотя изменения аминокислотной последовательности обусловили его способность взаимодействовать с новыми лигандами.
Эволюция эндокринных желез
Специализация клеток должна была привести к появлению эндокринных желез. Примитивная клетка, выделяющая вещество, которое действовало паракринным путем, со временем превратилась в эндокринную. Это позволяло распределять сигнальные молекулы в большем пространстве, чем могла сделать нервная система со своими аксонами, обеспечивающими лишь паракринную регуляцию. Клетки, продуцирующие гормоны, формировали либо отдельные органы (например, гипофиз, надпочечники, щитовидная железа), либо специализированные части органов (островки поджелудочной железы), либо, наконец, сохранялись в органах, обладающих другими важными функциями (сердце, почки, жировая ткань). В дальнейшем происходила еще более тонкая специализация клеток внутри каждого органа. Так, в передней доле гипофиза появились лактотрофы, соматотрофы и т.д., в поджелудочной железе — (i-клетки (секретирую- щие инсулин) и а-клетки (секретирующие глюка- гон) и т.д.
Интегральные гормональные сети
Гормоны обычно вызывают координированные реакции клеток разного типа, и разные гормоны могут как усиливать, так и уравновешивать эффекты друг друга. Каким же образом могла появится в эволюции столь сложная система? Появление гормона, регулирующего определенную реакцию (например, изменение метаболизма глюкозы), создало необходимость дополнительной регуляции. Так, глюкокортикоиды регулируют метаболизм глюкозы, увеличивая ее продукцию и запасы гликогена при угрозе голодания, но они же должны оказывать дополнительное влияние на метаболизм липидов и аминокислот. Однажды сформировавшись, такие механизмы регуляции в дальнейшем модифицировались и усложнялись. Затем подобным образом могли появиться гормоны, ограничивающие или уравновешивающие действие первых.