Биологи обнаружили новый тип плацентарной структуры у животных

Исследователи из СПбГУ и Венского университета обнаружили, что у представителей древней группы водных колониальных фильтраторов Cyclostomata (тип Bryozoa) существует уникальный тип плаценты. Она образована ценоцитами — крупными многоядерными клеточными структурами, которые возникают в результате деления ядер и роста цитоплазмы среди клеток, окружающих ранний эмбрион. Ценоциты широко распространены у грибов и растений, но редко встречаются у животных. В плаценте они обнаружены впервые.

Клетки живых организмов могут формировать многоядерные структуры двумя основными путями:

• Синцитий — результат слияния клеток (типично для животных, например, в плаценте человека).
• Ценоцит — результат деления ядер и роста цитоплазмы без слияния клеток (типично для растений и грибов).

«Мы ожидали увидеть синцитий у Cyclostomata. Но мы столкнулись с ценоцитами — многоядерными структурами, ранее неизвестными в плацентах животных», — сказал руководитель проекта, профессор кафедры зоологии беспозвоночных СПбГУ Андрей Островский.

Эмбрионы этой группы мшанок не просто прилегают к плаценте, а погружены в неё. Плацента состоит из нескольких крупных ценоцитов, соединенных цитоплазматическими мостиками и различными клеточными контактами. Ультраструктура ценоцитов различается, и эта ткань демонстрирует признаки как синтеза, так и транспорта питательных веществ.

Эволюционные аспекты открытия

Формирование такой структурно сложной плаценты могло способствовать эволюции полиэмбрионии в этой группе животных — развития более сотни эмбрионов (и затем личинок) из одной оплодотворенной яйцеклетки. Уникальное сочетание плацентации, живорождения и полиэмбрионии известно также только у девятипоясного броненосца Dasypus.

Ученые также выяснили, что плацента Cyclostomata произошла от органа, ответственного за отталкивание щупалец (мембранного мешка). После внутреннего оплодотворения этот мешок становится частью плаценты, трансформируясь в питающие эмбрион ценоциты. Это пример экзаптации — смены функции органа в ходе эволюции.

В отличие от большинства мшанок, которые вынашивают эмбрионы в специальной выводковой камере, у Cyclostomata личинки развиваются внутри гонозооидов — членов колонии, служащих плацентарным инкубатором. Производство личинок длится почти все лето.

«Полиэмбриония — это эволюционный тупик. Потомство — клоны, нет генетического разнообразия, — отметил Андрей Островский. — Вопрос в том, почему полиэмбриония, типичная для Cyclostomata около 200 миллионов лет, сохранилась? Вероятно, мшанки, производя клонов-личинок в течение нескольких месяцев, "сталкивают" их с постоянно меняющейся средой. В результате меняются не геномы, а условия, в которых эти геномы оказываются».

Образцы для исследования были собраны на Беломорской биологической станции СПбГУ.