Поиск происхождения мышц

Ульрих Технау из Венского университета исследовал происхождение мускулатуры. Его анализ впервые показал, что некоторые ключевые компоненты мышц высших животных гораздо древнее, чем считалось ранее. Эти результаты, опубликованные в журнале Nature, указывают, что мышечное сокращение клеток возникло уже на очень раннем этапе эволюции животных, в то время как специализация основных типов мышечных клеток, таких как поперечнополосатые мышцы, произошла позже и несколько раз независимо.

Сравнительные исследования генома и экспрессии генов, проведенные исследователями Патриком Штайнметцем, Йоханной Краус и Ульрихом Технау в международной коллаборации, выявили происхождение мышечных компонентов у предковых животных, таких как морские анемоны, медузы или губки.

Филогенетические сравнения показали, что один из ключевых структурных белков поперечнополосатых мышц позвоночных, моторный белок "миозин", возник в результате дупликации гена. «Поскольку этот специфический миозин до сих пор обнаруживался только в мышечных клетках, мы ожидали, что его происхождение совпадает с эволюцией мышечных клеток. Мы были очень удивлены, обнаружив, что "мышечный миозин" эволюционировал, вероятно, у одноклеточных организмов, задолго до появления первых животных», — объясняет Ульрих Технау, руководивший исследованием.

«У губок, у которых полностью отсутствуют мышцы, "мышечный миозин", по-видимому, играет роль в регуляции тока воды», — комментирует Герт Вёрехайде, чья группа исследовала мышечные белки у губок.

Медузы занимают особое филогенетическое положение для понимания эволюции мышц. Они являются стрекающими, группой животных, возникшей более 600 миллионов лет назад, и обладают поперечнополосатыми мышцами. Из-за поразительного сходства между поперечнополосатыми мышцами позвоночных и медуз ранее предполагалось, что оба типа имеют общее происхождение. Фактически, поперечнополосатые мышцы медуз также экспрессируют древний "мышечный миозин", но им не хватает нескольких важных компонентов, характерных для структуры и функции поперечнополосатых мышц "высших животных".

Это указывает на то, что, несмотря на их поразительное сходство, поперечнополосатые мышцы медуз и "высших животных" эволюционировали независимо. Это исследование проливает свет на то, как, казалось бы, сложные биологические структуры, такие как поперечнополосатые мышцы, могли независимо эволюционировать на основе очень древних компонентов.