Каннибалы-головастики — ключ к пониманию эволюции пищеварения

Исследование Университета Северной Каролины показывает, что плотоядные головастики-каннибалы могут помочь понять эволюцию и развитие пищеварительных органов. Результаты также проливают свет на универсальные правила развития органов, что может улучшить диагностику и профилактику врожденных дефектов кишечника.

Биологи-эволюционисты изучили головастиков двух видов лягушек: Xenopus laevis (шпорцевая лягушка) и Lepidobatrachus laevis (лягушка Буджетта). Эти виды различаются по диете, а их последний общий предок существовал около 110 миллионов лет назад. Как и большинство головастиков, Xenopus питаются в основном водорослями, и их длинный, простой пищеварительный тракт не способен перерабатывать насекомых или белки до превращения во взрослую лягушку. Головастики лягушки Буджетта — агрессивный вид, который является плотоядным и каннибальским уже на стадии головастика.

Исследователи знали, что у головастиков Буджетта в ходе эволюции сформировался более короткий и сложный кишечник для переваривания белка на более ранней стадии развития. Команда подвергла эмбрионы Xenopus воздействию молекул, инактивирующих различные гены, чтобы проверить, можно ли заставить Xenopus развить пищеварительный тракт, более похожий на плотоядный. Пять молекул привели к тому, что у головастиков Xenopus развился кишечник, более близкий по внешнему виду к кишечнику головастиков Буджетта. На следующем этапе эмбрионы лягушки Буджетта были подвергнуты воздействию молекул с противоположным эффектом, и у них развился кишечник, более похожий на кишечник Xenopus.

По словам исследователей, эти молекулы позволяют выявить процессы, играющие ключевую роль в развитии кишечника. Понимание того, как и почему кишечник развивает разные формы и длину для адаптации к разным диетам и средам в ходе эволюции, дает представление о типах процессов, которые могут быть нарушены в контексте врожденных дефектов у человека — другого сценария, при котором кишечник также меняет свою форму и функцию.

Следующие шаги исследователей — выяснить, были ли изменения в этих кишечных трубках лишь косметическими или они также функционируют (переваривают) по-разному.