Исследователи ответили на давний вопрос о зубах нематод
Ученые из Института биологии Макса Планка в Тюбингене впервые получили убедительные доказательства, что зубы нематоды Pristionchus pacificus состоят из хитина. Это не только отвечает на давний вопрос о составе зубов, но и открывает новые перспективы для изучения эволюции до 10 миллионов видов нематод. Результаты опубликованы в журнале Current Biology.
Недостаток хитина вызывает пороки развития ротового аппарата
Исследовательская группа под руководством Ральфа Зоммера впервые убедительно показала, что зубы нематоды Pristionchus pacificus состоят из хитина. Хитин — это очень устойчивый полисахарид, часто используемый природой для создания прочных структур, таких как экзоскелеты членистоногих и клеточные стенки грибов.
Подозрения о присутствии хитина в ротовых структурах нематод существовали с 1940-х годов, но его было трудно обнаружить. Команда выбрала другой подход: с помощью метода редактирования генов CRISPR-Cas9 они отключили один из двух генов нематоды, ответственных за производство хитина. В зависимости от места редактирования, мутанты либо были нежизнеспособны, либо имели беззубые и деформированные рты.
Кроме того, исследователи вводили генетически неизмененным червям вещество, препятствующее производству хитина. Результат был схожим: у этих особей также формировались деформированные рты без зубов. «Вместе два эксперимента дают убедительные доказательства того, что хитин играет важную роль для зубов червей», — резюмирует Шуай Сунь, первый автор исследования.
Неудачливые хищники без зубов
Эти выводы особенно важны, поскольку строение рта имеет первостепенное значение для нематод и определяет их образ жизни. Особи Pristionchus pacificus развивают одну из двух специфических форм рта, позволяющую им либо хищничать на других нематодах, либо питаться только бактериями.
Генетически модифицированные черви из лаборатории Зоммера могли питаться бактериями, но их деформированные рты не подходили для хищничества. При этом они не адаптировали свое поведение: исследователям удалось заснять на камеру, как беззубые черви безуспешно пытались съесть личинок других нематод.
Важнейший макромолекулярный фактор для диверсификации беспозвоночных
Исследование хитина может стать отправной точкой для нового взгляда на эволюцию нематод. Нематоды демонстрируют огромное разнообразие и, вероятно, являются самой богатой видами группой в животном царстве (до 10 миллионов видов), превосходя даже насекомых. Разнообразные сложные рты различных видов тонко настроены на их соответствующий образ жизни и экологические ниши.
«Теперь мы подозреваем, что хитин чрезвычайно важен для дифференциации структур рта нематод в ходе эволюции, — говорит Сунь. — Если это подтвердится, мы могли бы с полным правом назвать хитин важнейшей макромолекулой для диверсификации беспозвоночных».