Гидроидные полипы как модель для эволюционных исследований
Колонии гидроидных полипов, близких родственников кораллов и медуз, представляют превосходную естественную модель для изучения эволюции строения животных. Исследовательская группа с ведущим участием учёных МГУ имени М. В. Ломоносова совершила важное открытие: изменение активности молекулярного сигнального пути Wnt кардинально меняет организацию таких колоний! Работа поддержана грантом Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ).
План тела: молекулярные основы симметрии
Архитектуру тела любого организма определяют оси и плоскости симметрии. Все животные демонстрируют либо лучевую, либо двустороннюю симметрию, следуя определенному плану строения. Этот план закладывается на ранних этапах, когда недифференцированные клетки получают «молекулярную разметку», направляющую их судьбу в разных частях эмбриона.
Древний сигнал Wnt: от мух до человека
Центральная роль в создании этой разметки и дифференцировке клеток принадлежит эволюционно древнему Wnt-каскаду. Этот путь действует у самых разных видов – от примитивных беспозвоночных до высших позвоночных, в том числе человека. Мутации генов Wnt могут приводить к значительным изменениям (например, рождению бескрылых мух-дрозофил), а нарушения в его работе связывают с серьёзными заболеваниями.
Эксперимент: Решающее влияние Wnt на колониальную структуру
Учёные МГУ под руководством сотрудников биологического факультета исследовали, как Wnt-сигналинг формирует тело гидроидных полипов со сложной колониальной структурой. Фокусировка была на экспериментальном изменении регуляции этого пути. Как пояснил старший научный сотрудник кафедры эмбриологии МГУ Станислав Кремнёв: «Длительная активация Wnt-пути при метаморфозе личинки Dynamena привела к смене её типичного моноподиального строения колонии на столониальное, свойственное видам вроде Clytia hemisphaerica. Фактически, мы трансформировали план строения одного вида в план другого».
Тонкая Настройка Колониальной Архитектуры
Учёные пошли дальше, изучая влияние временных изменений активности Wnt. Кратковременная слабая активация меняла тип ветвления в побегообразующих колониях Dynamena на характерный для других представителей их семейства. Это указывает, что тонкая регулировка Wnt задаёт не только основной тип колонии (столониальный или побегообразующий), но и вариации внутри этих типов. Интересно, что при временном подавлении ("отключении") Wnt-пути вместо побега формировался столон.
Установленная роль Wnt и перспективные исследования
Эти результаты убедительно доказывают: уровень активности Wnt-пути служит ключевым параметром для "разметки" всего тела гидроидного полипа, а не только одной его части. «Ранее считалось, что тип колонии зависит от множества экологических факторов, таких как субстрат, доступность пищи или течение. Мы продемонстрировали, что изменение активности лишь одного сигнального пути ведёт к радикальной перестройке колониального типа», – подчеркнул Станислав Кремнёв. Он отметил, что проект направлен не только на изучение гидроидов, но и на раскрытие универсальных молекулярных ключей к фантастическому разнообразию планов строения тела животных – одной из фундаментальных загадок современной биологии. Для этого запланированы масштабные сравнительные исследования гидроидных полипов с различной колониальной организацией.
Источник: scientificrussia.ru
