Морской крыжовник оказался живым существом из параллельного мира

Кто бы мог подумать, что миниатюрное животное, гребневик, «придумало» свою эволюционную историю. Фото предоставлено пресс-службой ИОГен РАН

Международной командой ученых прочтен геном морского беспозвоночного животного, относящегося к группе гребневиков. Из-за полупрозрачного тела, покрытого полосками с движущимися ресничками, это животное называют «морским крыжовником». Всего известно около 150 видов гребневиков. Эти прожорливые хищники обладают сложной нервной системой и мышцами, живут в толще воды и питаются зоопланктоном, мелкими рачками и даже мальками рыб.

Результаты исследования только что опубликованы в престижном научном журнале Nature. Анализ генома проводила группа профессора Евгения Рогаева, заведующего лабораторией в Институте общей генетики РАН и в Медицинской школе Массачусетского университета. Работа поддержана грантами государственных фондов и частных организаций США, Испании, Нидерландов и России, в том числе в рамках работы Евгения Рогаева в Институте цитологии и генетики СО РАН по гранту правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых. Поддержку российским исследователям оказал также Александр Чикунов, основатель группы «Росток», занимающейся продвижением проектов, направленных на увеличение продолжительности жизни человека и борьбу со старением.

Сравнение геномов морского крыжовника и других представителей животного царства показывает, что эта группа гребневиков отделилась от остальных многоклеточных животных на ранних этапах эволюции, около 600 млн лет назад.

Гребневики привлекли внимание ученых тем, что, несмотря на кажущееся примитивным строение (внешне похожи на медуз), обладают довольно сложной нервной системой и органом ориентации в пространстве, называемым «элементарным мозгом», которые обеспечивают разнообразные формы поведения. Некоторые гребневики способны к восстановлению нервных клеток. После повреждения элементарного мозга он регенерирует за 3–4 дня.

Евгений Рогаев, один из авторов работы по расшифровке генома морского беспозвоночного животного, относящегося к группе гребневиков, в своей лаборатории в ИОГен РАН.

Евгений Рогаев говорит, что в результате геномного анализа предсказано существование более 19 000 генов, кодирующих белки у морского крыжовника. Некоторые гены не обнаружены у других животных и, видимо, являются уникальными для гребневиков. Неожиданной особенностью гребневика оказалось отсутствие генов большинства типичных для остальных животных белков-рецепторов, участвующих в передаче химических сигналов между нейронами (нейротрансмиттеров).

Профессор Леонид Мороз и его коллеги из университетов Флориды и Вашингтона, на протяжении многих лет изучающие разные виды гребневиков, подтвердили открытие генетиков. Американские исследователи показали, что в нервной системе гребневиков присутствует лишь один из известных нейротрансмиттеров – глутамат. На остальные, типичные для других животных нейротрансмиттеры, включая серотонин и дофамин, гребневики не реагируют.

Сам Леонид Мороз прокомментировал это так: «Если бы вы встретились с инопланетянами, вы же ожидали бы, что они другие. Так вот, гребневики – другие».

В целом полученные в работе данные геномного, биохимического и фармакологического анализа свидетельствуют в пользу независимого возникновения у гребневиков нервной системы и мышц.

Профессор Рогаев отметил, что еще одним удивительным открытием, сделанным при анализе генома и регуляции работы генов, явилось отсутствие микроРНК и генов некоторых ферментов, участвующих в образования микроРНК. МикроРНК – это класс регуляторных РНК, которые играют важную роль в развитии и функционировании организма и которые обнаружены у всех изученных ранее животных. Вероятно, существуют другие типы РНК, которые могут выполнять регуляторные функции у гребневиков.

Чтобы понять, как функционируют различные живые системы, какие элементы в них могут меняться или отсутствовать, а какие очень важны и неизменны, биологи сравнивают их устройство у представителей различных видов. Особое положение гребневиков на эволюционном древе, независимое возникновение и особенности строения их нервной системы, сравнение их генома с геномами других животных позволяют понять молекулярные механизмы, лежащие в основе появления и развития нервной системы и мозга. Сделанные открытия не только помогают понять закономерности эволюции животных, но могут найти применение новых подходов к разработке лекарств.