Гребневики меняют представление об эволюции животных

Исследование, сравнивающее геномы водных форм жизни, предоставило доказательства для пересмотра ветвей древа жизни. Более века учёные считали, что сложные типы клеток, такие как нейроны и мышцы, эволюционировали лишь однажды, уже после того как простые животные, лишённые этих клеток, отделились от остальных. Команда из Национального исследовательского института генома человека (NHGRI, NIH) представила новые геномные данные по виду гребневика (ctenophore), которые бросают вызов этой устоявшейся точке зрения.

Основой исследования, опубликованного 13 декабря 2013 года в онлайн-выпуске Science, стало секвенирование, сборка, аннотация и анализ генома Mnemiopsis leidyi — гребневика, обитающего в прибрежных водах западной Атлантики. Данные полногеномного секвенирования показали, что гребневики ответвились от остальных животных раньше губок — простых животных без сложных типов клеток. Результаты также указывают, что ключевые типы клеток (нейроны и мышечные клетки) либо были утрачены несколько раз в ходе эволюции, либо независимо эволюционировали у гребневиков.

Гребневики обладают мышечными клетками, но анализ генома Mnemiopsis показал, что им не хватает подавляющего большинства генов, определяющих типы мышц у других животных. Отсутствие такого большого числа генов предполагает, что мышечные клетки эволюционировали у гребневиков независимо, после их отделения от остальных животных. Гребневики также имеют простую нервную систему (нервную сеть), и их геном содержит многие гены, вовлечённые в её работу. Эти гены есть и у губок, что позволяет предположить, что они, возможно, утратили потенциал для развития нервной системы.

«Наш анализ генома Mnemiopsis полностью подтверждает идею о том, что гребневики могут быть сестринской группой по отношению ко всем остальным животным», — сказал ведущий автор Джозеф Райан, Ph.D. «Теперь ясно, что клеточные типы, составляющие мышцы и нервные системы, либо были утрачены в некоторых линиях животных, либо, несмотря на свою сложность, могли эволюционировать несколько раз».

«Расширение нашего понимания геномов в животном царстве важно для постижения эволюционной адаптации на молекулярном, клеточном и организменном уровнях», — отметил Даниэль Кастнер, M.D., Ph.D., научный директор NHGRI. Геном гребневика предоставляет нетрадиционную модель для получения новых знаний о генах и их функциях.

«В долгосрочной перспективе фундаментальные биологические открытия, сделанные на таких организмах, как Mnemiopsis, могут заложить основу для трансляционных исследований, сфокусированных на конкретных человеческих заболеваниях», — заключил старший автор исследования Энди Баксеванис, Ph.D.