Мексиканская саламандра помогает раскрыть тайны стволовых клеток и эволюции

Исследователи из Университета Ноттингема используют мексиканскую водную саламандру аксолотль для изучения эволюции и генетики стволовых клеток. Эта работа поддерживает развитие регенеративной медицины.

Ключевые открытия:

• В эмбрионах аксолотля обнаружены плюрипотентные клетки, эквивалентные таковым у млекопитающих. Они обладают свойством "наивной" (ground-state) плюрипотентности — могут давать начало как соматическим клеткам, так и зародышевым (герминальным) клеткам (половым клеткам).
• Плюрипотентность, вероятно, является очень древним эволюционным признаком, существовавшим у простых предков амфибий, а не возникшим только у млекопитающих.
• Плюрипотентность у аксолотлей и млекопитающих зависит от гена Nanog, которого нет у лягушек. Предполагается, что лягушки утратили этот ген после отделения от общего с саламандрами предка.
• Генетические механизмы, контролирующие развитие эмбрионов саламандр, практически не изменились в ходе эволюции в рептилий, а затем и млекопитающих. Эмбрионы аксолотля гораздо больше похожи на человеческие, чем эмбрионы лягушек или рыб.

Новая теория эволюции:

В 2003 году команда разработала теорию, согласно которой ключевым драйвером эволюции позвоночных является взаимоотношение между зародышевыми клетками (герминальная линия) и остальным телом (сома).

• У большинства лабораторных животных (лягушек, рыб) в эмбрионах есть зародышевая плазма (germ plasm), которая напрямую задаёт клеткам стать первичными половыми клетками.
• У аксолотлей, мышей и людей нет зародышевой плазмы. Их первичные половые клетки образуются из плюрипотентных клеток посредством процесса индукции.

Эволюционные последствия:

• Преимущество зародышевой плазмы: Её наличие освобождает сому от необходимости индуцировать половые клетки. Это даёт генетическим механизмам, контролирующим сому, большую свободу для изменений, что ускоряет эволюцию и видообразование (как у лягушек).
• Недостаток: Организмы с зародышевой плазмой (лягушки) дают начало только себе подобным. Утрата плюрипотентности лишила их "сырья" для развития принципиально новых структур.
• Преимущество плюрипотентности: Наличие плюрипотентных клеток (как у аксолотлей) позволило эволюционировать в новые формы жизни (рептилий, млекопитающих), развивая, например, внезародышевые оболочки.

Вывод: Эволюция зародышевой плазмы у некоторых видов позволила им быстро диверсифицироваться, в то время как сохранение плюрипотентности у других создало основу для крупных эволюционных переходов. Отношение герминальная линия–сома является, вероятно, важным фактором удивительного разнообразия видов на Земле.