Задняя часть этого морского червя уплывает, и теперь учёные знают, как

Исследовательская группа под руководством профессора Тору Миуры из Токийского университета показала, как экспрессия генов развития у японских зелёных силлид Megasyllis nipponica способствует формированию их плавающей репродуктивной единицы — столона. Работа опубликована в Scientific Reports.

Уникальный репродуктивный механизм некоторых многощетинковых червей (аннелид) — процесс столонизации. При этом задняя часть тела червя с гонадами отделяется от исходного тела. Эта отделившаяся часть называется столон и заполнена гаметами (яйцеклетками или сперматозоидами).

Столон плавает самостоятельно и выпускает гаметы при встрече с противоположным полом. Автономное плавание не только защищает исходное тело от опасностей, но и помогает гаметам рассеиваться на большие расстояния.

Чтобы плавать автономно, у столонов ещё до отделения формируются собственные глаза, антенны и плавательные щетинки. Но как голова столона образуется в середине исходного тела?

Тщательные гистологические и морфологические наблюдения показали, что формирование столона начинается с созревания гонад в заднем конце. Затем в передней части развивающегося столона формируется голова. Вскоре после этого образуются органы чувств (глаза, антенны) и плавательные щетинки. Перед отделением столон развивает нервы и «мозг», чтобы чувствовать и действовать независимо.

Чтобы понять развитие головы столона, Миура и его команда исследовали паттерны экспрессии генов развития у половозрелых червей. Известно, что определённая группа генов формирования головы определяет головную область у различных животных. Команда обнаружила, что эти гены экспрессируются сильнее именно в головной области столона. Обычно гены формирования головы не так активно экспрессируются в середине тела. Но во время развития гонад у силлид они высоко экспрессируются в середине заднего конца исходного тела.

«Это показывает, как нормальные процессы развития модифицируются, чтобы соответствовать жизненному циклу животных с уникальным репродуктивным стилем», — объясняет Миура.

Гены Hox определяют сегментацию тела вдоль тела силлид. Исследователи предполагали, что их экспрессия будет различаться вдоль передне-задней оси. «Интересно, что экспрессия генов Hox, определяющих идентичность частей тела, оставалась постоянной в процессе», — говорит Миура.

В результате столоны лишены дифференцированного пищеварительного тракта и имеют повторяющиеся однородные сегменты тела (кроме головы и хвоста). «Это указывает на то, что только головная часть индуцируется в задней части тела, чтобы контролировать нерестовое поведение для размножения».

Исследование не только впервые раскрыло механизм развития столонов, но и стимулировало дальнейшее изучение этого необычного репродуктивного метода. «Мы хотели бы выяснить механизм определения пола и эндокринную регуляцию, лежащую в основе репродуктивных циклов у силлид», — заключает Миура.