Образование щупалец у морской анемоны: фундаментальный механизм эволюции

Исследование формирования щупалец у морской анемоны Nematostella vectensis раскрывает, как эпителиальные клетки формируют вытянутые структуры, и представляет новый модельный организм для эмбриологии.

Новый модельный организм

Лаборатория Мэтта Гибсона из Института медицинских исследований Стоуэрс вводит в научную практику морскую анемону Nematostella vectensis как модельный организм наравне с классической плодовой мушкой Drosophila melanogaster. Исследование, опубликованное 15 мая 2013 года в журнале Development, фокусируется на том, как личинки анемоны строят свои щупальца.

Ключевое открытие: плакоды и растяжение клеток

• Не деление, а растяжение: Вопреки ожиданиям, рост щупалец у Nematostella происходит не за счёт пролиферации (деления) клеток вдоль оси щупальца. Вместо этого утолщённый участок эпителия (плакода) обеспечивает запас клеток, которые затем истончаются и растягиваются, формируя вытянутую структуру.
• Эволюционная консервативность: Образование плакод — фундаментальная эволюционная стратегия. Этот механизм используется для формирования крыльев и глаз у мух, перьев и зубов у позвоночных. Его наличие у столь примитивного животного, как Nematostella, подчёркивает универсальность принципа.

Молекулярные механизмы и геномный потенциал

• Роль Notch: Активация клеточного рецептора Notch обязательна для образования щупалец. Блокировка его активности препаратом полностью останавливает этот процесс.
• Анализ транскриптома: Сравнение коллекций мРНК (транскриптомов) на разных стадиях роста щупалец позволило идентифицировать новые молекулярные маркеры для щупалец и построить первую молекулярную модель их формирования.
• «Человекоподобный» геном: Геном Nematostella, секвенированный в 2007 году, по размеру и структуре больше похож на человеческий, чем геномы Drosophila или нематоды C. elegans. Это указывает, что общий предок анемон, мух и человека обладал сложным геномом, часть которого могла быть утрачена мухами и червями в ходе эволюции.

Значение и перспективы

Исследование не только предлагает универсальные принципы формирования эпителиальных структур из плакод, но и предоставляет инструментарий для изучения конкретных генов, управляющих этим процессом. Лаборатория Гибсона продолжает работу с Nematostella, развивая методы нокаута, редактирования и сверхэкспрессии генов для более глубокого механистического анализа эмбриогенеза.