Onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Immunobiologie en Epigenetica in Freiburg, Duitsland, hebben ontdekt hoe bepaalde genen die uit het immuunsysteem zijn overgenomen, zijn geëvolueerd om een ​​nieuwe rol te spelen in het reukvermogen van zoogdieren. Hun bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift "Molecular Biology and Evolution", bieden inzicht in de evolutie van genfuncties en de complexe interacties tussen verschillende biologische systemen.

De onderzoekers concentreerden zich op de Vmn2r-genenfamilie, die codeert voor eiwitten die functioneren als reukreceptoren bij zoogdieren. Deze receptoren detecteren geurmoleculen in de neus en geven signalen door aan de hersenen, waardoor we verschillende geuren kunnen waarnemen. Interessant genoeg delen de Vmn2r-genen een opmerkelijke gelijkenis met een groep immuunreceptorgenen die de Vmn1r-genen worden genoemd.

Door middel van evolutionaire analyse en functionele studies hebben de onderzoekers aangetoond dat de Vmn2r-genen zijn geëvolueerd uit een voorouderlijk Vmn1r-immuunreceptorgen. Deze genduplicatie vond ongeveer 150 miljoen jaar geleden plaats en viel samen met het verschil tussen zoogdieren en andere gewervelde dieren.

Het gedupliceerde Vmn2r-gen onderging in de loop van de tijd verschillende veranderingen in de genetische sequentie, waarbij mutaties werden verkregen die specifiek het vermogen om zich aan geurmoleculen te binden verbeterden. Deze mutaties leidden tot de evolutie van verschillende reukreceptorrepertoires bij verschillende zoogdiersoorten, waardoor ze een breed scala aan geuren konden detecteren en onderscheiden.

De onderzoekers toonden verder aan dat de Vmn2r-genen selectief tot expressie kwamen in de olfactorische sensorische neuronen van de neus, terwijl hun voorouderlijke Vmn1r-tegenhangers tot expressie bleven in immuuncellen. Deze functionele verschuiving werd waarschijnlijk veroorzaakt door veranderingen in genregulatie die de Vmn2r-expressie tot het reuksysteem beperkten.

De coöptatie van Vmn2r-genen uit het immuunsysteem benadrukt de opmerkelijke plasticiteit van de genfunctie tijdens de evolutie. Genen die oorspronkelijk voor één doel zijn ontwikkeld, kunnen opnieuw worden gebruikt om geheel nieuwe functies in verschillende contexten te vervullen. Dit evolutionaire proces ligt ten grondslag aan de complexiteit en diversiteit van biologische systemen, waardoor organismen zich kunnen aanpassen aan veranderende omgevingen en nieuwe sensorische vermogens kunnen ontwikkelen.