Морские звёзды — это не безголовые существа, а «ползущие головы»
Новое исследование показало, что морские звёзды, чья пятилучевая симметрия веками ставила в тупик натуралистов, не являются безголовыми. Напротив, их тело, по сути, представляет собой «голову, ползущую по морскому дну», поскольку у них практически отсутствуют генетические сигнатуры, отвечающие за развитие туловища и хвоста.
Разгадка многовековой загадки
Почти все животные, включая человека, обладают билатеральной (двусторонней) симметрией с чётко выраженными головным и хвостовым концами. У взрослых морских звёзд и других иглокожих (морских ежей, голотурий) наблюдается пятилучевая симметрия, что не позволяло определить, где у них «голова».
Учёные из Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Беркли использовали современные методы, включая HiFi-секвенирование PacBio и пространственную транскриптомику, чтобы составить карту активности генов у морских звёзд на разных стадиях развития.
Ключевые результаты исследования
- Гены «головы» повсюду: Исследователи обнаружили экспрессию генов, связанных с развитием головы, практически по всему телу молодых морских звёзд.
- Гены «тела» отсутствуют: При этом гены, которые у билатеральных животных кодируют формирование туловища и хвоста, у морских звёзд в основном отсутствовали.
- Неожиданное расположение: Молекулярные сигнатуры, соответствующие передней части головы (аналог переднего мозга), были локализованы вдоль средней линии каждого луча. Сигнатуры, соответствующие более задним отделам (аналог среднего мозга), смещались к краям лучей.
- Только один ген «туловища»: Лишь один ген, обычно ассоциированный с туловищем, был активен — на самых кончиках лучей.
«Это как если бы морская звезда полностью лишилась туловища, и её лучше всего описать как просто голову, ползущую по морскому дну», — сказал Лоран Формери, ведущий автор исследования.
Эволюционный вывод
Исследование, опубликованное 1 ноября в журнале Nature, предполагает, что в ходе эволюции морские звёзды утратили тело, превратившись практически в одни головы. Это самый яркий известный пример «разделения» головного и туловищного регионов.
Будущие направления и значение
- Учёные планируют проверить, характерна ли такая же генетическая картина для морских ежей и голотурий.
- Изучение необычной биологии морских звёзд, включая их нервную систему и способы передвижения (с помощью амбулакральных ножек), может расширить понимание эволюции животных.
- Эти знания могут вдохновить новые подходы в медицине, так как необычные стратегии выживания иглокожих могут предложить новые решения для борьбы с человеческими болезнями.
«Если мы воспользуемся возможностью изучить необычных животных, которые функционируют необычными способами, это расширит нашу биологическую перспективу, что в конечном итоге поможет решить как экологические, так и биомедицинские проблемы», — отметил соавтор работы Даниэль Роксар.