Исследование выявило ключ к росту соевой цистовой нематоды

Соевая цистовая нематода, один из самых разрушительных вредителей этой культуры, отличается от большинства своих червеобразных родственников. В то время как подавляющее большинство нематод выглядят как микроскопические черви, самка соевой цистовой нематоды после питания на корнях сои меняет форму, превращаясь в крошечный лимон. В новой статье в журнале EvoDevo исследовательская группа из Университета Иллинойса объясняет, как это происходит и почему.

"Мы считаем, что соевая цистовая нематода эволюционировала эту форму тела, чтобы производить гораздо больше потомства", — говорит Натан Шредер, доцент кафедры растениеводства и автор-корреспондент нового исследования. "Если сравнить с наиболее близкородственными видами, которые остаются длинными и тонкими, у них намного меньше детенышей, чем у этой дамы".

Круглая форма позволяет самкам соевой цистовой нематоды сохранять внутри своего тела около двух третей оплодотворенных яиц. По мере развития эмбрионов тело матери твердеет, превращаясь в защитную цисту. По словам Шредера, эти адаптации позволили соевой цистовой нематоде стать настолько успешной.

Из предыдущих исследований с другим видом ученые предполагали, что за смену формы с длинной и тонкой на толстую и круглую ответственны шовные клетки (seam cells). Эти клетки, обладающие стволоподобными свойствами, проходят по всей длине червей и делятся, чтобы увеличить эпидермис каждый раз, когда черви линяют.

"В норме на каждую линьку приходится одно деление, создающее один новый набор ядер в многоядерном эпидермисе. Мы обнаружили, что у соевой цистовой нематоды они делятся многократно после заражения, линяют, делятся еще больше, линяют, делятся еще больше. Происходит экспоненциальный рост, который приводит к появлению этого толстого круглого "зверя", у которого очень много этих эпидермальных ядер", — объясняет Шредер. "Между последней ювенильной фазой (длинной и тонкой) и репродуктивной взрослой фазой количество ядер увеличивается в сорок раз".

Исследовательская группа также изучила паттерн деления у других растительно-паразитических нематод и обнаружила сходную пролиферацию шовных клеток у нескольких других видов, несмотря на их отдаленное родство с соевой цистовой нематодой. По сути, они нашли свидетельства конвергентной эволюции — появления сходных черт для удовлетворения одних и тех же потребностей у неродственных видов. Классический пример — крылья у бабочек и летучих мышей, и теперь к этому списку можно добавить форму тела нематод.

"Более масштабный вопрос: как возникают новые формы тела в биологии? Как появляются новые формы? В данном случае мы предполагаем, что эти организмы используют механизмы пролиферации стволовых клеток для создания новых форм тела, и это довольно интересно", — отмечает Шредер.

Это открытие также может иметь потенциальное значение для борьбы с вредителем в будущем. Если бы исследователи могли нарушить пролиферацию этих шовных клеток на определенной стадии, возможно, удалось бы предотвратить превращение самок нематод в такие круглые формы, способные вместить так много потомства.

"С моей точки зрения, это сочетание интересной биологии и практических последствий для экономически важного вредителя, вызывающего потери урожая на всем Среднем Западе", — говорит Шредер. "Если мы сможем найти новые стратегии воздействия, которые повлияют на него, но не на другие тысячи полезных видов нематод в почве, это изменит правила игры".