Сердце человека бьётся благодаря молекулярному механизму возрастом почти в миллиард лет
Согласно исследованию лаборатории Тима Джеглы из Huck Institutes, сокращения человеческого сердца контролируются древним молекулярным путём, возраст которого может составлять от 700 миллионов до миллиарда лет.
Модельный организм — морская анемона
- Исследование использует в качестве модели кишечнополостное животное — морскую анемону Nematostella vectensis.
- Это животное эволюционно максимально удалено от человека, но сохраняет с ним общие фундаментальные механизмы нервно-мышечной сигнализации.
- Сравнение показывает, что общими остаются только критически важные механизмы, например, необходимые для создания нейрона или нервно-мышечного сигнала.
Ключевое открытие
- В Nematostella обнаружено то же семейство генов (Erg), которое отвечает за медленные волновые сокращения человеческого сердца.
- Кодируемый этим геном ионный канал сохранил свою функцию практически неизменной с момента расхождения линий человека и кишечнополостных от общего предка почти миллиард лет назад.
- Это показывает, что молекулярные механизмы контроля электрической активности в сердце эволюционировали у одних из самых ранних животных, задолго до появления сердца или даже сердечной ткани.
Эволюционная значимость
- Свойства человеческого Erg-канала и древнего канала Nematostella идеально настроены для реполяризации длительных потенциалов действия, необходимых для сильного мышечного сокращения или продолжительного волнового сокращения, как при сердцебиении.
- Все другие ионные каналы, регулирующие сердечное сокращение у человека, также присутствуют у Nematostella.
- Это указывает на то, что сложная сигнализация в наших нервно-мышечных системах основана на древних, уже существовавших программах, которые были адаптированы к конкретным физиологическим потребностям.
Дальнейшие исследования
- Учёные планируют выяснить, необходим ли этот тип канала для волновых сокращений у всех животных и эволюционировал ли он изначально для этой цели.
- Запущена новая коллаборация для изучения эволюции структуры нейронов и сигнализации с использованием Nematostella как модели с простой диффузной нервной сетью.
Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.