Черви управляют развитием потомства, чтобы стимулировать каннибализм

Гены определяют форму и структуру (морфологию) животных, но новое исследование показывает, что круглый червь P. pacificus регулирует морфологию своего потомства с помощью мощного коктейля сигнальных малых молекул. Воздействие следовых количеств этих химически необычных молекул может превратить генетически идентичных молодых особей в совершенно разные типы взрослых червей.

Исследование, проведённое Франком Шрёдером из Boyce Thompson Institute и Ральфом Зоммером из Института Макса Планка, опубликовано в журнале Angewandte Chemie.

P. pacificus может развиваться в форму с узким ртом или с широким ртом, оснащённым крупными зубами. Широкая ротовая форма связана с низкой доступностью пищи и облегчает хищнический образ жизни: такие черви хорошо приспособлены для убийства и поедания других нематод.

Учёные показали, что в условиях скученности черви производят сигнальные малые молекулы, которые запускают развитие в широкоротую форму. Эти соединения являются частью сложной химической смеси, регулирующей и другие аспекты развития, включая переход в чрезвычайно долгоживущую личиночную стадию.

Неожиданные химические структуры

Наиболее удивительными оказались химические структуры идентифицированных соединений. Одна из сигнальных молекул основана на беспрецедентном типе нуклеотида. Известные вариации нуклеотидов — строительных блоков РНК и ДНК — основаны исключительно на фуранозной форме сахара рибозы. P. pacificus продуцирует ранее неизвестную ксилопиранозную форму высококонсервативного остатка тРНК.

Комбинируя этот ксилопиранозный нуклеозид с липидной боковой цепью и L-паратозой (сахаром, также ранее не встречавшимся в природе), черви создают высокоактивный и специфичный химический сигнал, регулирующий развитие потомства. Это показывает, что нематоды могут комбинировать строительные блоки из различных метаболических путей в сложные химические архитектуры.

Исследование предполагает, что структуры ещё не идентифицированных сигнальных молекул у высших животных, включая человека, могут значительно отклоняться от установленных парадигм, что подчёркивает необходимость их всестороннего изучения.