Дълбоко в крайбрежната тиня и плитките лагуни една малка морска анемона без собствен мозък тихо използва същата молекулярна стратегия, която помага на човешките ембриони да решат къде да поставят гърба и корема си.

Ново проучване от Виенския университет показва, че морската анемона Nematostella vectensis изгражда тялото си, използвайки сигнална система, отдавна свързана с двустранно симетрични животни като хора, насекоми и червеи. Трудът предполага, че този план за развитие на тялото датира отпреди поне около 600 милиона години.

Биолозите обикновено разделят сложните животни на две големи групи. Едната група включва двустранно симетричните животни, които имат лява и дясна страна и ясно изразена посока от главата към опашката. Другата група включва коралови животни, като медузи, корали и морски анемони, които често се описват като радиално симетрични.

Хората принадлежат към първата група, докато морските анемони, които нямат мозък и имат просто тяло с форма на тръба, принадлежат към втората. Когато обаче изследователите наблюдават генната активност в някои анемони, по време на развитието и дори по-късно в анатомията на възрастните екземпляри се появява фин двустранен модел.

Това повдига естествения въпрос колко дълбоки са всъщност тези прилики?

Новото изследване се фокусира върху костните морфогенетични протеини, обикновено съкращавани като BMP, и върху партньорска молекула, наречена Chordin. В ембрионите на гръбначните животни BMP сигналите създават градиент от ниско към високо в образуващото се тяло. Клетките четат своето положение в този градиент и избират своята бъдеща роля. Регионите с много слаба BMP активност дават начало на централната нервна система, средните нива помагат за образуването на бъбреците, а високите нива допринасят за образуването на тъкани като кожата на корема. На практика този химически наклон показва на ембриона коя страна ще бъде гърбът и коя коремът.

При много двустранни животни Chordin прави нещо повече от просто блокиране на BMP сигналите. Той може да улавя BMP молекули, да ги пренася през ембриона и да ги освобождава на друго място – процес, известен като BMP пренос. Това пренасяне създава рязък и стабилен градиент, който трае достатъчно дълго, за да оформи цялата ос. Морските таралежи, мухите и жабите използват някаква версия на този трик, което го прави основен заподозрян за древен механизъм, наследен от много ранен животински предшественик.

За да провери дали морските анемони също използват тази стратегия, екипът работи с ембриони на Nematostella vectensis.

Първо те деактивираха гена за Chordin. Без него BMP сигнализацията изчезна и развиващите се анемони не успяха да установят вторичната си телесна ос, което е признак, че цялата система е колабирала. След това изследователите възстановиха Chordin, но в две модифицирани версии. Едната форма беше фиксирана към клетъчните мембрани, докато другата можеше да се движи свободно през ембриона. Само мобилната версия възстанови силна BMP активност на противоположната страна на ембриона и спаси формирането на оста, което е ясно доказателство, че Chordin трябва да действа като совалка в този вид.

Намирането на една и съща система за пренос в морските анемони и в отдалечени групи двустранни животни силно подсказва, че тя е възникнала преди разделянето на тези родословия, приблизително преди 600 до 700 милиона години. Както казва първият автор Дейвид Мьорсдорф, фактът, че и двете групи разчитат на пренос, показва, че „този механизъм е невероятно древен“.

Ученият Григорий Геникович отбелязва, че ако последният общ предшественик на кораловите полипи и двустранноасиметричните организми вече е имал двустранноасиметрично тяло, „вероятно е използвал Chordin за пренасяне на BMP“, докато е изграждал оста си от гърба към корема. В същото време изследователите подчертават, че биологията рядко дава напълно ясни отговори. Някои съвременни двустранни организми моделират телата си с различни инструменти, така че не може да се изключи напълно независимата еволюция на симетрията в няколко рода.

За науката за околната среда това проучване е напомняне, че скромно изглеждащите крайбрежни същества носят огромна част от еволюционната памет на Земята. Nematostella vectensis живее в соленоводни блата и лагуни, често в тесни канавки или плитки устия, които лесно се пренебрегват и лесно се повреждат.

Снимка: Unsplash

Виж още: Най-евтината Tesla вече струва 29 000 долара, но идва с немалко компромиси