Учёные изменили направление закрученности раковин улиток в лаборатории

Как и большинство животных, улитки обладают лево- или правосторонней асимметрией (хиральностью), как внутренней, так и внешней, и эта особенность является наследственной. Новое исследование впервые показало, что закрученность, видимая по направлению спирали раковины, можно обратить, вручную манипулируя эмбрионами на стадии восьми клеток, что гораздо раньше, чем считалось ранее.

Спирали раковин улиток часто приводят в качестве примера хиральности. Направление спирали важно, потому что половые органы улиток также скручены, что затрудняет спаривание, если их закрученность не совпадает.

Хиральность наследуется от матери и поэтому предсказуема. Исследование показало, что улиток, генетически запрограммированных на правую спираль, можно заставить развить левую, и наоборот.

Исследовательская группа под руководством доктора Рейко Куроды из Токийского университета использовала крошечные стеклянные стержни, чтобы физически инвертировать направление четырёх из восьми клеток у более чем 100 эмбрионов большого прудовика (Lymnaea Stagnalis). Когда улитки достигли взрослого состояния, около 78% из них имели противоположную закрученность, и их раковины были закручены в направлении, обратном ожидаемому. В остальном улитки были нормальными, фертильными и здоровыми.

Сигнальный путь nodal также был затронут: паттерны экспрессии гена nodal, который его контролирует, оказались обращёнными. Сигнальный путь nodal — это система, определяющая хиральность и латеральность у эмбрионов многих видов. Конкретный ген, определяющий хиральность, пока не идентифицирован.

Исследование показало, что изменённая закрученность не наследовалась последующими поколениями улиток, что демонстрирует приоритет генетической программы, передаваемой потомству, над эффектами ручных манипуляций.

Доктор Курода отметила, что аналогичного эффекта не наблюдалось на стадиях двух или четырёх клеток. По её словам, определение стадии восьми клеток как момента начала формирования хиральности может помочь в исследованиях хиральности у более сложных организмов.

Стюарт Ньюман из Нью-Йоркского медицинского колледжа заявил, что открытие о том, что изменения клеток на ранней стадии могут приводить к крупным изменениям в организме, может иметь значение для эволюционных исследований, поскольку эволюция может происходить как большими скачками, так и крошечными шагами.

Отчёт был опубликован в онлайн-версии журнала Nature 25 ноября.

Дополнительная информация: Chiral blastomere arrangement dictates zygotic left-right asymmetry pathway in snails,
Nature advance online publication 25 November 2009, doi:10.1038/nature08597