Гребневики возникли в ходе эволюции более 500 млн. лет назад. Это необычные, своеобразно устроенные животные. Особенности их биологии, а также систематическое положение в животном царстве является предметом оживленной дискуссии. Не так давно сообщалось о секвенировании генома гребневика Mnemiopsis. В последнем выпуске Nature сообщается о секвенировании второго генома гребневика, Pleurobrachia bachei. Кроме генома P. bachei, авторы секвенировали транскриптомы еще десяти гребневиков. Первый автор этой статьи и инициатор проекта – наш бывший соотечественник, нейробиолог Леонид Мороз – уже давно высказывал идею о независимом возникновении нервной системы (НС) у гребневиков. В свете новых данных эта гипотеза, похоже, приобрела серьезные подтверждения.
Во-первых, филогенетический анализ подтверждает предположение, что гребневики являются наиболее древней ветвью многоклеточных животных. Стало быть, отсутствие НС у трихоплакса и губок (эволюционно более поздних организмов) может быть объяснено или ее вторичной утратой, или независимым появлением у гребневиков и всех остальных животных. Во-вторых, многие гены, необходимые для построения НС, у гребневика отсутствуют. Кроме того, те гомологи нейрон-специфических генов, которые у гребневиков есть, экспрессируются у них не в нейронах, а в других типах клеток. Практически все известные НС используют около десяти видов нейротрансмиттеров, тогда как гребневик использует только два – глутамат и, возможно, нейропептиды. Казалось бы, такая простота должна отразиться и на примитивности строения нервной системы. Однако, гребневики являются вполне успешными активными хищниками, обладают способностью к фоторецепции и к восприятию силы тяжести. Это требует определенного уровня организации НС для восприятия и обработки информации. У гребневика хорошо развиты электрические синапсы, отсутствующие у трихоплакса, губок и примитивных книдарий. В-третьих, паттерн экспрессии некоторых генов, играющих ключевую роль в пространственной разметке НС всех остальных животных (например, Wnt) также сильно отличается от таковой у гребневиков. К другим необычным особенностям гребневиков можно отнести отсутствие микроРНК или знаменитых HOX-генов, определяющих разметку тела у большинства животных (в т.ч. и НС!). Зато у них широко представлены РНК-редактирующие (ADAR1–4, ADAT1–3, CDA1–2) и РНК-связывающие белки (RRM/ELAV, KH andNOVAs), обеспечивающие пост-транскрипционное разнообразие, пространственное распределение РНК и регуляцию экспрессии генов.
Все эти данные свидетельствуют о глубоком своеобразии организации НС гребневиков, и говорят о ее независимом происхождении у этих удивительных животных. Таким образом, новые данные об эволюции свидетельствуют против концепции постепенного увеличения сложности НС и наносят новые удары по антропоцентрической картине животного мира.
Картинка из news and views к рассматриваемой статье.
A – внешний вид P. bachei
B – систематическое положение гребневиков в животном царстве
Источники:
Moroz et al. The ctenophore genome and the evolutionary origins of neural systems. Nature (2014)
Hejnol. Evolutionary biology: Excitation over jelly nerves. News and Views
Callaway. Jelly genome mystery News in Focus
