Удивительное клеточное разнообразие морского анемона
Несмотря на кажущуюся простоту (трубчатое тело со щупальцами), морской анемон — высоко сложное существо. Ученые из Института Пастера совместно с CNRS обнаружили у этого небольшого морского беспозвоночного более 100 типов клеток и невероятное нейронное разнообразие. Эта удивительная сложность была выявлена при создании клеточного атласа животного. Результаты, которые внесут вклад в дискуссии о диверсификации и развитии клеток в органы в ходе эволюции, опубликованы в журнале Cell.
Морской анемон Nematostella vectensis — идеальная модель для исследований. Это небольшое морское беспозвоночное, которое легко содержать в лаборатории. Его геном достаточно прост для изучения и достаточно близок к человеческому, чтобы делать выводы.
«Когда геном морского анемона секвенировали в 2007 году, ученые обнаружили, что он очень похож на человеческий — как по количеству генов (примерно 20 000), так и по организации», — объясняет Хизер Марлоу, ведущий автор исследования.
Анемон также занимает стратегическое положение на древе жизни. Тип Cnidaria, к которому он принадлежит, отделился от Bilateria (включая человека) более 600 миллионов лет назад.
«Анемон может помочь нам понять происхождение и эволюцию множества типов клеток, составляющих тела и органы животных, особенно их нервные системы», — говорит Марлоу.
Чтобы понять больше, команда изучила анемона на клеточном уровне. Исследователи изолировали его крошечные клетки (диаметром не более 1 микрона) и проанализировали их РНК. Если хромосомная ДНК содержит все гены, то РНК показывает активные.
«Развитие геномных подходов на уровне единичной клетки позволяет точно перечислить различные типы клеток, а также идентифицировать гены, ответственные за функцию каждой из них», — поясняет Марлоу.
Результаты:
- Выявлено более 100 типов клеток, сгруппированных в 8 основных семейств (мышечные, пищеварительные, нейрональные, эпидермальные и др.).
- Одна из главных неожиданностей — нервная система. Обнаружено около 30 типов нейронов (пептидергические, глутаматергические, инсулинергические), что указывает на относительно сложную нервную и сенсорную систему.
Это исследование поможет специалистам по эволюции установить характеристики общего предка Cnidaria и Bilateria. Вероятно, этот предок уже обладал определенным уровнем клеточной сложности. Кроме того, анемон раскрывает фундаментальные правила, позволяющие его клеткам и нашим выполнять множество различных функций.
«Клетка — это основной элемент, из которого состоят живые существа. Определяя, как информация, закодированная в геноме, определяет идентичность каждой клетки, мы надеемся раскрыть механизмы, сохраненные всеми животными и необходимые для их развития и гомеостаза», — заключает Хизер Марлоу.