Отечественные эксперты тщательно исследовали изменения в органах пищеварения определенного типа морских беспозвоночных и влияние генетических маркеров на эти процессы.
Биологи МГУ и СПбГУ впервые подробно исследовали и охарактеризовали морфологические и молекулярные изменения в органах пищеварения у форонид на протяжении всего их жизненного цикла. Применение широкого спектра современных методов позволило выявить трансформации в строении органов пищеварения вплоть до уровня ультраструктуры, отмечается на сайте московского университета.
Большинство известных организмов, включая человека и подавляющее большинство животных, относятся к группе билатерий — многоклеточным существам с характерной двусторонней симметрией. Это значит, что тело таких организмов можно легко разделить на две части — правую и левую, каждая из которых является зеркальным отражением другой. К билатериям относится особый класс морских существ — форониды, чьи организмы также демонстрируют такую особенность строения.
Форониды интересуют исследователей тем, что на протяжении своего жизненного цикла они переживают значительные метаморфозы, проходя стадии, столь отличающиеся друг от друга, что сложно поверить, что речь идет об одном и том же существе. Несмотря на разнообразие форм, общим признаком всех билатерий, включая форонид, остается активность определенных генетических элементов в формировании задних структур тела. В частности, гены группы Hox (Post2) и ParaHox (Cdx) играют ключевую роль в развитии тканей заднего конца тела.
Экспрессия гена Cdx наблюдается преимущественно в области задней кишки, причем считается, что изначальная функция этого гена связана с организацией структуры кишечного тракта и нервных волокон. Именно этот процесс позволяет организму биологически определить положение будущих органов относительно общей схемы тела. Несмотря на то что механизмы активности указанных генов достаточно хорошо изучены у большинства билатерий, подробных данных о работе Cdx и Post2 у форонид, обладающих уникальным циклом превращений, долгое время не существовало.
С применением методов оптической и электронной микроскопии российские ученые получили детальное представление о преобразованиях пищеварительной системы форонид. Выяснилось, что переход от простого линейного кишечника личинки к U-образному расположению у молодых особей сопровождается образованием новых участков кишечника и глубокими изменениями клеточной структуры. Более того, установлено, что клетки задней кишки меняют свои функциональные характеристики: у личинок они отвечают за поглощение питательных веществ, в то время как у молодых особей начинают формировать и выводить наружу своеобразный фекальный шнур.
Методы молекулярной биологии позволили выяснить, что маркеры, определяющие формирование задней части тела, остаются активными даже при значительных изменениях формы животного. Ген Cdx активно функционирует по всей длине задней кишки на ранних стадиях развития. По мере взросления его экспрессия ослабевает, оставаясь лишь в области ануса и прилегающей полости у взрослых особей. Ген Post2, изначально проявляющий себя в двигательной структуре личинки (локомоторном аппарате, называемом телотрохом), также теряет свое присутствие там после исчезновения телотроха и сосредотачивается исключительно в области анального отверстия, подобно Cdx.
Полученные результаты помогают приблизиться к пониманию ключевых вопросов происхождения и раннего этапа эволюции билатерий. Они позволяют реконструировать внешний вид и структуру тела их общего предка.
Фото: hi-tech.mail.ru
