Движение без мышц: учёные выяснили, какие клетки сокращаются у губок

Группа учёных под руководством Михаэля Никеля из Йенского университета имени Фридриха Шиллера (Германия) дала новые ответы на вопрос: какие клетки у губок отвечают за сокращение? Им удалось показать, что внутренние и внешние поверхности — а значит, эпителиальные клетки, так называемые пинакоциты, — вызывают сильные сокращения тела губок.

Все животные двигаются — гепарды быстрее, улитки медленнее. Основой всех движений, по общему мнению, являются мышечные сокращения. Но существуют группы животных, у которых вообще нет мышц, так как они отделились от эволюционного пути до появления мышечных клеток. Однако эти животные, например морские губки, не являются неподвижными. Губки способны сокращаться без мышц. Эти сокращения были известны ещё ловцам губок в Древней Греции, как описал Аристотель в 350 г. до н.э.

Учёные из Института системной зоологии и эволюционной биологии в новой работе, опубликованной в Journal of Experimental Biology (Том 214, doi: 10.1242/jeb.049148) 15 мая 2011 года, дают новые ответы на вопрос о сокращающихся клетках губок. В исследовании они опирались на трёхмерные (3D) изображения, созданные с помощью микротомографии на основе синхротронного излучения. Таким образом, учёные из Йены в сотрудничестве с Центром Гельмгольца в Немецком электронном синхротроне (DESY, Гамбург) смогли сравнить и визуализировать 3D-структуру сокращённых и расширенных губок.

«Ключевая особенность нашего подхода — использование 3D-данных для измерения объёма и поверхности наших губок, — говорит Никель. — Хотя 3D-объёмный анализ широко известен и используется в технических науках, в зоологии он применялся редко, несмотря на его огромный информационный потенциал».

Команде Никеля удалось показать, что именно внутренние и внешние поверхности — и, следовательно, эпителиальные клетки (пинакоциты) — вызывают сильные сокращения тела губок. Таким образом, йенские учёные смогли разрешить столетние дебаты о причине клеточных сокращений. До сих пор возможными «кандидатами» считались веретенообразные клетки в ткани губок, а также эпителиальные клетки, — но теперь исследователи смогли идентифицировать истинного инициатора сокращений.

Новые данные учёных из Йенского университета открывают новые подходы к пониманию эволюционного развития мускулатуры. «Ранняя эволюция мышц до сих пор не до конца понятна. Согласно текущим научным знаниям, мышечные клетки словно появились из ниоткуда, — говорит Никель. — Но, несомненно, должны были существовать эволюционные системы-предшественники, которые до сих пор были неизвестны».

Эпителиальные клетки губок теперь выходят на первый план в дальнейших исследованиях эволюционных биологов. «Есть много свидетельств того, что эпителиальные клетки губок и мышечные клетки всех остальных животных восходят к общему клеточному сократительному предшественнику». В будущем это будет проанализировано в рамках международного сотрудничества с использованием данных, связанных с геномом и экспрессией генов.