Разгадка тайны «малого ската» — рыбы, которая ходит на двух «ногах»

Малый скат (Leucoraja erinacea) — рыба, которая использует свои плавники как ноги для ходьбы, подобно наземным позвоночным. Считается, что малый скат отделился от общего предка с наземными тетраподами около 470 миллионов лет назад. Ранее было известно, что моторные нейронные сети, участвующие в ходьбе скатов и тетраподов, схожи, но изучить молекулярный механизм их эволюции было сложно из-за отсутствия высококачественного полного генома ската.

В исследовании, опубликованном в eLife, научная группа с помощью современных технологий секвенирования построила высококачественный полный геном малого ската. Его размер составляет 2.13 гигабайта (93% от прогнозируемого размера), и он содержит 17 230 генов, кодирующих белки.

Используя этот геном, команда провела сравнительный анализ транскриптомов моторных нейронов ската и тетраподов. Были обнаружены как общие, так и различающиеся гены, экспрессируемые в этих нейронах.

У малого ската в ходьбе с помощью плавников задействовано 10 мышц, тогда как у тетраподов в движении конечностей участвуют 50 мышц. Сравнив два вида, исследователи предложили молекулярный механизм, объясняющий, как в ходе эволюции возникли как простая модель ходьбы ската, так и сложные движения наземных тетраподов.

Исследование под руководством профессора Бэк Мён-Ина (DGIST) проводилось совместно с командами из Сеульского национального университета и Медицинской школы Нью-Йоркского университета. Его значимость — в раскрытии молекулярного механизма эволюции моторных нейронных сетей, связанных с ходьбой, благодаря объединению экспертизы в областях сравнительной биологии, геномики и нейробиологии.

Профессор Бэк Мён-ин отметил: «Существуют как простые, так и сложные формы ходьбы, и это революционное открытие, предлагающее молекулярный механизм того, как эти формы возникли в долгом эволюционном процессе».