Ученые показали, как эволюционировали некоторые из древнейших животных Земли

Новое исследование Мэтта Гибсона из Института медицинских исследований Стоуэрса показывает, что, несмотря на радикально разные планы строения тела, у морских анемон и людей общий генетический «инструментарий», управляющий эмбриональным развитием.

Морские анемоны, кораллы и медузы разделили общего предка с людьми более 600 миллионов лет назад. Исследование, опубликованное в Current Biology, проливает свет на генетическую основу развития плана строения у морской анемоны Nematostella vectensis.

Генетическая логика сегментации

Большинство современных животных, от насекомых до позвоночных, развиваются, формируя сегменты. Внутри сегмента существует ось полярности (перед-зад). Шуонан Хэ обнаружил у Nematostella гены, которые направляют формирование сегментов и их полярность, — программы, поразительно похожие на те, что есть у более высокоорганизованных животных, включая людей.

«Генетические инструкции, лежащие в основе построения столь разных планов строения тела, например, анемоны и человека, невероятно похожи. Генетическая логика в значительной степени одинакова», — сказал Гибсон.

Роль Hox-генов и новые открытия

Исследование 2018 года в Science показало, что у анемон на ранних стадиях развития присутствует внутренняя билатеральная симметрия с восемью радиальными сегментами. Hox-гены, ключевые для развития человека, обозначают границы между сегментами.

Новая работа показывает, как формируются сегменты и чем обусловлены различия в их идентичности. С помощью пространственной транскриптомики команда обнаружила сотни новых сегмент-специфичных генов. Среди них — два ключевых гена, кодирующих факторы транскрипции, которые управляют поляризацией сегментов под контролем Hox-генов и необходимы для правильного расположения мышц анемоны.

Эволюционное значение

Это первое свидетельство молекулярной основы поляризации сегментов у добилатериального животного. Ранее сегментация у кишечнополостных была неожиданным открытием, а теперь доказано, что эти сегменты также поляризованы.

«Изучение разнообразия животных помогает понять общие принципы, применимые и к биологии человека. Понимая логику развития анемоны и сравнивая ее с позвоночными, мы можем экстраполировать в прошлое, чтобы понять, как развивались животные сотни миллионов лет назад», — заключил Гибсон.