Расшифровка генетического кода морских стрелок: как у хетогнад сформировался уникальный план строения тела

от

Стрелы океана: загадочные хетогнад

Морские стрелки, или хетогнад, — это странные океанические хищники, которые озадачивают учёных более века. У них прозрачные тела в форме торпеды, острые хватательные шипы возле рта и сенсорные структуры, не похожие ни на что у других животных.

Несмотря на их отличительный вид, их место на эволюционном дереве долгое время оставалось загадкой.

Новое исследование раскрывает тайны

Под руководством Ферди Марлетаза (UCL) и при участии Александре де Мендоза Солера, Хемы Мартина и Люка Сарре (бывшего сотрудника) из Школы биологических и поведенческих наук, а также других исследователей, новое исследование, опубликованное в Nature, собрало воедино их историю вплоть до уровня отдельных генов и клеток и показало, как сформировался их необычный план строения тела.

Хетогнад и их место в эволюции

Хетогнад принадлежат к группе под названием Gnathifera, наряду с микроскопическими животными, такими как коловратки. В отличие от своих крошечных родственников, хетогнад — более крупные активные хищники, обитающие в открытых водах и питающиеся планктоном.

Окаменелости показывают, что их план строения практически не изменился со времён кембрийского периода, более 500 миллионов лет назад, что делает их живыми снимками древней океанской жизни. Gnathifera — родственная группа большой группе животных, включая земляных червей и улиток.

Геномный анализ

Исследователи секвенировали полный геном вида Paraspadella gotoi и сравнили его с геномами других животных. Они обнаружили, что ДНК хетогнад со временем претерпела значительные перестановки.

Хотя у них есть много общих генов со всеми животными, они также содержат большое количество дубликатов генов. Дублирование генов может возникнуть в результате дупликаций всего генома, когда геном удваивается, и все гены имеют по две копии, как это произошло в нашей собственной линии — у позвоночных. Вместо этого хетогнад продублировали все гены независимо, не показывая признаков дупликации всего генома.

Уникальные клетки и гены

Сопоставив почти 30 000 отдельных клеток морских стрелок, команда определила как древние типы клеток (например, мышцы, нейроны и клетки кишечника), так и совершенно новые (например, клетки, которые производят хватательные шипы и сенсорные сосочки). Многие из этих уникальных клеток полагаются на совершенно новые гены, которые эволюционировали только у хетогнад, а также на дублированные гены, адаптированные для новых функций.

Это означает, что морские стрелки не просто перепрофилировали старые гены — они изобрели новые, чтобы построить свои необычные органы.

Необычные методы контроля генов

Хетогнад также используют необычные методы контроля своих генов.

Это исследование показывает, что уникальный план строения тела хетогнад является результатом масштабных генетических изменений: утраты многих старых генов, приобретения новых и эволюции новых способов их регуляции. Это предполагает, что после периода упрощения в далёком прошлом морские стрелки заново изобрели свою сложность, создав уникальные органы и модели поведения, которые позволили им процветать в качестве хищников более полумиллиарда лет.

Как выразились исследователи, хетогнад — яркий пример того, как эволюция может «переписать» генетический инструментарий животного, чтобы создать нечто совершенно новое.

Предоставлено
Queen Mary, University of London

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте