От сердца: как клетки делятся, образуя разные, но родственные группы мышц

Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли, используя модельный организм Ciona intestinalis (морской асцидии), раскрыли происхождение второго сердечного поля у позвоночных.

Морские асцидии — мешкообразные студенистые существа, чей полный геном секвенирован. Он совпадает с человеческим на 80%. Хотя их тело явно примитивнее, чем у существ с позвоночником, асцидии представляют ценный ресурс для учёных, изучающих эволюционные связи между этими простыми хордовыми и более сложными организмами.

Сердце позвоночных формируется из двух различных популяций клеток: первого и второго сердечного поля. Из них образуются, соответственно, левый желудочек, а также правый желудочек и выводной тракт сердца. Родственная связь между этими типами клеток была неясна, но, что загадочно, ряд исследований связывал клетки второго сердечного поля с мышечными клетками нижней челюсти у птиц и млекопитающих.

«Связь сердце–челюсть эволюционно древняя», — говорит биолог-эволюционист Майк Левин. — «Мы считаем, что морская асцидия ценна как модельный организм для изучения этих связей, потому что это простой хордовый, ближайший из ныне живущих родственников позвоночных, включая человека».

Отслеживая движение определённых клеток в ходе эмбрионального развития, Левин и его команда обнаружили, что клетки-предшественники сердца у Ciona также производят мускулатуру атриального сифона (ASM), ответственную за выталкивание воды при питании. Исследователи полагают, что атриальный сифон асцидии может быть эквивалентом нижней челюсти у позвоночных.

Во время развития клетки-предшественники ASM у Ciona экспрессируют те же маркеры, что и клетки, формирующие челюстные мышцы и второе сердечное поле у позвоночных. Это свидетельство поддерживает идею о связи этих мышечных групп. Результаты также предполагают, что «перенаправление» челюстных клеток в развивающееся сердце могло привести к эволюции более сложных сердец у высших позвоночных, таких как человек.

«Это захватывающее открытие, потому что мы до сих пор не знаем правил эволюции новшеств, — пояснил Левин. — Мы понимаем, как что-то теряется в ходе эволюции, но мы действительно не понимаем, как что-то становится сложнее».

Исследование опубликовано в выпуске журнала Science от 30 июля.