Гавайский кальмар-бобтейл проливает свет на эволюцию симбиоза с бактериями

Бактерии, жизненно важные для здоровья животных, также сыграли ключевую роль в эволюции животных и их тканей. Чтобы понять, как животные совместно эволюционировали с бактериями, международная команда исследователей во главе с доцентом молекулярной и клеточной биологии UConn Спенсером Нихолмом обратилась к гавайскому кальмару-бобтейлу (Euprymna scolopes).

В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда впервые секвенировала геном этого кальмара. Было обнаружено, что его геном в 1.5 раза больше человеческого.

Сравнение с геномом родственного осьминога показало, что общий предок головоногих претерпел масштабную генетическую "перестройку" с увеличением размера генома. Это "обновление", вероятно, позволило развить новые сложные органы, включая органы для симбиоза с бактериями.

Уникальные эволюционные пути симбиотических органов

Кальмар-бобтейл имеет два разных симбиотических органа, каждый из которых эволюционировал своим путём:

1. Светящийся орган содержит биолюминесцентные бактерии, помогающие кальмару маскироваться. В прошлом произошло крупное событие дупликации генов, обычно работающих в глазу. Эти копии генов позволили кальмару управлять светом, производимым бактериями.
2. Вспомогательная нидаментальная железа (женский репродуктивный орган) показала обогащение "сиротскими генами" — генами, обнаруженными только у этого вида кальмара.

"Кальмары и осьминоги демонстрируют очень уникальную структуру генома, не похожую на других животных, что подтверждает их необычную природу и сложность", — отмечает соавтор Олег Симаков.

Исследование гавайского кальмара-бобтейла, который служит моделью для изучения симбиоза более 30 лет, закладывает основу для понимания того, как поддерживаются подобные отношения у других животных, включая человека, в чьём кишечнике триллионы бактерий влияют на пищеварение, иммунитет и здоровье.