Странная генетическая связь между людьми и морскими анемонами

Ген, связанный с развитием слуха у людей, только что был связан с развитием органов чувств у морских анемонов. Ген, названный pou-iv (pow-four), можно найти в щупальцах морского анемона-звездочета (Nematostella vectensis), где он играет важную роль в развитии чувства осязания у животных. Cnidaria, филум, к которому принадлежат морские анемоны, является ближайшим родственником Bilateria, животных с двусторонней симметрией, таких как человек, и произошел от их последнего общего предка, жившего около 748-604 миллионов лет назад. Открытие роли этого гена у морского анемона-звездочета позволяет предположить, что он присутствовал у их общего предка и, вероятно, играл определенную роль в развитии органов чувств и тогда.

"Это исследование захватывающее, потому что оно не только открывает новую область для изучения того, как развивается и функционирует механосенсация у морской анемоны... но и сообщает нам, что строительные блоки нашего чувства слуха имеют древние эволюционные корни, уходящие на сотни миллионов лет в докембрий", - сказал биолог Нагаясу Наканиши из Университета Арканзаса. У человека и других позвоночных животных рецепторы слуховой системы называются волосковыми клетками. Эти клетки имеют пучки пальцевидных органелл, называемых стереоцилиями, которые воспринимают механические стимулы, а именно вибрации, которые мы слышим как звук. У млекопитающих pou-iv необходим для развития волосковых клеток; мы знаем это потому, что мыши, у которых pou-iv был удален, становятся глухими.

У морской анемоны звездочки на щупальцах есть похожие механосенсорные волосковые клетки, которые используются для восприятия движения. Однако о гене pou-iv анемоны и о том, какую роль он играет в развитии сенсорной системы, если играет вообще, было известно мало. Группа исследователей под руководством биолога Итана Озмента из Университета Арканзаса решила выяснить, что делает этот ген. Лучший способ сделать это - отключить ген с помощью инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9 и понаблюдать за изменениями. Именно так и поступила команда. Они ввели коктейль, содержащий белок Cas9, в оплодотворенные яйца морских анемонов-звездочек, чтобы вырезать ген pou-iv, и изучили развивающиеся эмбрионы, а также выросших мутировавших анемонов.

По сравнению с контрольными анемонами дикого типа, у мутантных животных наблюдалось аномальное развитие волосковых клеток щупалец, и они не реагировали на прикосновения. Без pou-iv анемоны не могли воспринимать механические стимулы через свои волосковые клетки. Кроме того, нокаут pou-iv в анемонах значительно подавлял ген, очень похожий на тот, который производит полицистин 1, встречающийся у позвоночных, где он необходим для определения потока жидкости в почках. Возможно, у морских анемонов нет почек, но способность чувствовать поток жидкости была бы полезной для морских животных.

По словам исследователей, полученные результаты позволяют предположить, что pou-iv сыграл определенную роль в развитии механосенсорных клеток у общего предка Cnidaria и Bilateria. Однако для того, чтобы проследить ген еще дальше, потребуются данные из других фил с более ранними точками дивергенции. "Наши результаты показывают, что роль pou-iv в развитии механорецепторов широко консервативна среди Cnidaria и Bilateria", - пишут исследователи в своей статье. "Насколько рано роль pou-iv в дифференциации механорецепторов возникла в эволюции животных, остается нерешенным и требует сравнительных данных от плакозоидов и губок, которые пока отсутствуют". Исследование было опубликовано в журнале eLife.

Источник