Хрусталик головоногих и конечности позвоночных формируют одни и те же гены

Гены, отвечающие за формирование нижних конечностей позвоночных, участвуют в образовании глаза головоногих моллюсков. Блокировав сигнальный Wnt-путь эмбриогенеза конечностей, ученые из Гарвардского университета наблюдали утрату хрусталика эмбрионами кальмаров Doryteuthis pealeii. Исследователи сообщили об открытии на ежегодном собрании биологов-эволюционистов Evolution 2019.

Головоногие моллюски (класс Cephalopoda) и позвоночные (подтип Vertebrata) расположились на разных ветвях эволюционного дерева. И те, и другие, однако, развили сложные глаза. Оба глаза представляют собой сферические камеры и состоят из нескольких запчастей: радужной оболочки, линзы-хрусталика, стекловидного тела, пигментных клеток и фоторецепторных клеток. Последние улавливают волны света и превращают их в электрические сигналы, которые отправляются по зрительному нерву в мозг.

Зрительные анализаторы двух систематических групп обладают рядом различий. Глаз головоногого формируется как инвагинация поверхности тела, не имеет роговицы и фокусируется перемещением хрусталика относительно сетчатки. Хрусталик кальмара образуют выступающие мембраны перекрывающихся линзообразующих клеток. Линзообразующие клетки отмечены синтезом мРНК белка S-кристаллина и организованы вокруг хрусталика. Ранее метод чтения последовательностей молекул РНК (RNA-seq), синтезированных в тканях глаза и зрительной доли, выявил работу множества генов, которые регулируют рост конечностей у дрозофилы и позвоночных. Флуоресцентная гибридизация подтвердила активность этих генов в линзообразующих клетках кальмара.

Эволюционные биологи Гарвардского университета расширили гипотезу и проследили, где, когда и какие гены включаются и выключаются у эмбрионов кальмара Doryteuthis pealeii. Эксперименты подтвердили, что гены, которые управляют формированием ног у человека и других позвоночных, направляют образование хрусталика кальмара. Более того, в процессе принимает участие так называемый сигнальный путь Wnt. Один из внутриклеточных сигнальных путей животных, он регулирует эмбриогенез и дифференцировку клеток конечностей. Блокирование Wnt-каскада приводило к потере хрусталика головоногими.

В будущем исследователи планируют выяснить, как каждый из этих генов влияет на формирование линзы хрусталика.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.