Щупальца гигантских актиний раскрывают новые генетические данные
Несмотря на долгое опасное путешествие, показанное в мультфильме Pixar «В поисках Немо», рыбы-клоуны (и другие виды анемоновых рыб) в реальной жизни глубоко привязаны к своим подводным домам. Будучи личинками, они выбирают для поселения гигантскую морскую актинию — щупальцевое существо из типа Cnidaria — и остаются на ней на всю жизнь.
Хотя анемоновые рыбы были предметом обширных научных исследований, об их хозяевах известно гораздо меньше. Новое исследование, проведенное учеными из Окинавского института науки и технологий (OIST), раскрыло новые детали эволюционной истории гигантских актиний. В будущем это может помочь глубже понять взаимодействие между рыбами и их хозяевами. Исследование было опубликовано на обложке августовского номера журнала Zoological Science.
«Анемоновые рыбы и гигантские актинии образуют одно из самых знаковых взаимовыгодных партнерств на коралловых рифах», — отметил профессор Венсан Лоде, руководитель подразделения Marine Eco-Evo-Devo Unit в OIST.
В исследовании ученые отрезали щупальца у особей семи различных видов гигантских актиний, которые являются хозяевами для шести видов анемоновых рыб, обитающих на Окинаве.
Затем они использовали метод RNA-seq, чтобы выявить все различные молекулы РНК, продуцируемые в щупальцах актиний. Исследователи идентифицировали тысячи генов актиний и использовали группу этих генов, общих для всех стрекающих (cnidarians), для построения эволюционного дерева. По сравнению с предыдущими, это дерево впервые позволило определить, как разные виды актиний связаны между собой эволюционно.
Эволюционные деревья подтвердили, что гигантские актинии сгруппированы в три основные группы:
Entacmaea
Heteractis
Stichodactyla
Дерево также подтвердило предыдущие исследования, показав, что гигантская актиния Heteractis magnifica, которая в настоящее время классифицируется в группе Heteractis, на самом деле более тесно связана с актиниями Stichodactyla.
«Внешность H. magnifica очень обманчива. Длинные щупальца похожи на щупальца других актиний Heteractis, а не на ковровидные щупальца, характерные для Stichodactyla», — пояснил Рио Кашимото, аспирант подразделения и первый автор исследования.
Исследователи также сосредоточились на генах, связанных с нематоцитами — стрекательными клетками стрекающих, которые являются ключевой частью головоломки для понимания взаимодействия рыб и актиний.
«Понимание генов, участвующих в функции нематоцитов и, следовательно, в токсичности вида актиний, является ключевой частью понимания того, что делает гигантскую актинию подходящим хозяином для конкретных анемоновых рыб», — объяснил Кашимото.
Исследовательская группа идентифицировала около 200 потенциальных генов нематоцитов, используя в качестве эталона известные гены и белки нематоцитов у других видов стрекающих. Эволюционное дерево, построенное только на этих генах, показало ту же структуру ветвления, что и ранее построенное филогенетическое дерево. Это означает, что эти потенциальные гены нематоцитов наиболее похожи на гены внутри той же группы, включая H. magnifica.
Ученые также обнаружили, что количество потенциальных генов, связанных с нематоцитами, было сходным для всех видов гигантских актиний. Это позволяет предположить, что различия в токсичности, скорее всего, являются результатом изменений всего в нескольких генах или в уровне их экспрессии.
В дальнейшем группа планирует изучить изменения в уровнях экспрессии как у разных видов гигантских актиний, так и у особей одного вида, которые были или не были хозяевами для анемоновых рыб.
Также ведется проект по секвенированию полных геномов гигантских актиний.
«Доступ к информации о полном геноме позволит нам лучше понять механизмы, лежащие в основе токсичности этих гигантских актиний и, следовательно, их связи с анемоновыми рыбами», — сказал Константин Халтурин, старший автор и бывший научный сотрудник подразделения Marine Genomics Unit в OIST.