Голова и сотня хвостов: как ветвящийся червь управляет сложным размножением

Учёные раскрыли генетические основы одного из самых причудливых животных океана — ветвящегося морского червя Ramisyllis kingghidorahi, который живёт внутри морских губок и размножается необычным способом. Этот червь, скрывающийся в тропических водах, отращивает множество ветвей тела внутри губки-хозяина, и каждая такая "хвостовая" ветвь способна производить отдельные репродуктивные единицы — столоны.

Как же одно животное координирует половое размножение по всем своим ветвям? Чтобы выяснить это, исследователи под руководством Гёттингенского университета проанализировали экспрессию генов в разных частях тела, а также у самцов, самок и неполовозрелых особей. Это дало первую полную "карту генетической активности" (транскриптом) для ветвящегося червя, показывающую, как он управляет размножением в своём разветвлённом теле.

Результаты опубликованы в BMC Genomics.

Анализ выявил чёткие закономерности: различия в активности генов были более выражены между разными частями тела одного червя, чем между полами. Столоны — короткоживущие репродуктивные единицы, которые отрываются от ветвей и уплывают для спаривания, — имели наиболее отличительные генетические сигнатуры при сравнении самцов и самок. Вероятно, это отражает их специализированную роль в производстве гамет и метаморфозе.

"Мы были удивлены, обнаружив, что голова червя, в которой, как предполагалось ранее, находится полоспецифичная система управления, не показала ожидаемых резких различий между самцами и самками, — сказал доктор Гильермо Понс-Сегрельес. — Вместо этого истинными "горячими точками" генной активности во время полового развития оказались столоны".

Важной, но ранее упускавшейся из виду особенностью репродуктивных столонов является то, что у них отрастают глаза перед отделением от основного тела червя для поиска партнёра. Исследование выявило повышенную регуляцию генов, связанных с развитием глаз, что даёт первые подсказки о том, как конец ветви тела червя превращается в независимый столон.

Интересно, что данные также указывают на возможность частичной дупликации генома у Ramisyllis, что может помочь объяснить сложность его биологии и репродуктивной системы. Несмотря на некоторые трудности в идентификации консервативных сигнальных путей, результаты указывают на уникальный генетический инструментарий Ramisyllis и подчёркивают, как мало мы всё ещё знаем о размножении морских беспозвоночных.

"Этот червь и его сюрреалистичное, похожее на дерево тело облетели заголовки всего мира в 2021 и 2022 годах, но он продолжает нас удивлять, — сказал аспирант Тило Шульце. — Он бросает вызов нашему пониманию того, как могут быть организованы тела животных и как такие странные формы размножения регулируются на молекулярном уровне".

Поскольку многие аспекты репродуктивной биологии ветвящихся червей остаются загадкой, команда надеется, что этот новый генетический ресурс откроет путь к более глубоким исследованиям того, как жизнь развивается в неожиданных направлениях — даже в скрытых уголках наших океанов.