Белок против каннибализма: как черви распознают своё потомство

Учёные из Института биологии развития Общества Макса Планка в Тюбингене выяснили, как крошечные (около 1 мм) черви рода Pristionchus избегают поедания собственного потомства. Они обнаружили, что черви распознают своих личинок с помощью сложного механизма, основанного на белке на поверхности тела.

Ключевые эксперименты

Исследователи провели серию опытов, предлагая взрослым червям разных видов Pristionchus в качестве добычи:

• Собственных личинок.
• Личинок C. elegans.
• Личинок другого вида Pristionchus.
• Личинок родственной линии внутри своего вида.

Во всех экспериментах черви избегали атаковать личинок своей собственной линии, но без колебаний поедали личинок C. elegans, потомство близкородственных видов и даже потомство других линий внутри своего вида. Даже в смешанной культуре с личинками своей и чужой линии хищники выбирали исключительно «чужих» личинок. Это исключает распознавание с помощью выделяемых в среду феромонов.

Механизм распознавания «свой-чужой»

Наблюдение показало, что взрослые черви всегда сначала контактируют с добычей «носом» (сенсиллой), прежде чем укусить. Это доказало, что решающие сигналы находятся на поверхности тела.

С помощью направленных мутаций учёные идентифицировали ключевой ген, названный self-1. Он кодирует небольшой белок из 63 аминокислот. Большая часть этого белка высококонсервативна (одинакова даже у отдалённо родственных видов), но небольшой регион на его конце крайне изменчив — с явными различиями даже между близкородственными линиями P. pacificus.

Белок как код

В мутационных экспериментах замена всего одной аминокислоты в этой вариабельной области оказалась достаточной, чтобы нарушить самораспознавание и отключить защиту от каннибалистических атак. Таким образом, белок SELF-1, присутствующий на поверхности червя на протяжении всей жизни, функционирует как код самораспознавания.

Однако дальнейшие опыты показали, что одного наличия видового белка SELF-1 недостаточно. Личинки C. elegans, которым с помощью генной инженерии добавили белок SELF-1 от P. pacificus, всё равно атаковались P. pacificus. Это указывает, что SELF-1 является частью более сложного механизма, регулирующего различение «своего» и «чужого».

Вывод: Pristionchus предоставляет идеальную модель для изучения механизмов, эволюции и стратегий самораспознавания в конкурентных ситуациях.