Ген, связанный с развитием слуха у людей, только что был связан с сенсорным развитием у актиний, или морских анемонов (Actiniaria), также. Этот ген, названный pou-iv (произносится «пау четыре»), можно найти в щупальцах актиний Nematostella vectensis, где он играет решающую роль в осязании животного.
Книдарии (лат. Cnidaria), тип, к которому принадлежат морские анемоны, является ближайшим родственником билатерий (лат. Bilateria), животных с двусторонней симметрией, таких как люди, отличающихся от своего последнего общего предка, который жил около 748–604 миллионов лет назад.
Открытие роли этого гена у актинии Nematostella vectensis предполагает, что он присутствовал у их общего предка и, вероятно, также играл роль в сенсорном развитии.
«Это исследование интересно, потому что оно не только открыло новую область исследований того, как механоощущение развивается и функционирует у актиний … но это также сообщает нам, что строительные блоки нашего слуха имеют древние эволюционные корни, уходящие в докембрийскую эпоху на сотни миллионов лет», — сказал биолог Нагаясу Наканиши из Университета Арканзаса.
У человека и других позвоночных, сенсорные рецепторы слуховой системы называются волосковыми клетками. Эти клетки имеют пучки пальцеобразных органелл, называемых стереоцилиями, которые воспринимают механические раздражители; а именно вибрации, которые мы слышим как звук. У млекопитающих pou-iv необходим для развития волосковых клеток; мы знаем это, потому что мыши с отключенным pou-iv глухи.
У актинии Nematostella vectensis есть похожие механосенсорные волосковые клетки на щупальцах, которые используются для восприятия движения. Однако мало что было известно о гене pou-iv актиний и о том, какую роль он играл в сенсорном развитии.
Группа исследователей во главе с биологом Итаном Озментом из Университета Арканзаса хотела выяснить, что делает этот ген. Лучший способ сделать это — отключить ген с помощью инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9 и посмотреть, что изменится. Вот что сделала команда.
Они вводили коктейль, содержащий белок Cas9, в оплодотворенные яйца актиний Nematostella vectensis, чтобы вырезать ген pou-iv, и изучали развивающиеся эмбрионы, а также выращенные мутировавшие актинии.
По сравнению с контрольными актиниями дикого типа, мутантные животные демонстрировали аномальное развитие волосковых клеток щупалец и не реагировали на прикосновение. Без pou-iv актинии не могли ощущать механические раздражители через свои волосковые клетки.
Кроме того, отключение pou-iv у актиний значительно подавляет ген, очень похожий на тот, который вырабатывает polycystin 1, обнаруживаемый у позвоночных, где он необходим для восприятия потока жидкости в почках. У актиний может не быть почек, но ощущение потока жидкости было бы полезно для морских животных.
В совокупности, по словам исследователей, результаты показывают, что pou-iv играл роль в развитии механосенсорных клеток у общего предка Cnidaria и Bilateria. Однако, чтобы проследить ген еще дальше, потребуются данные из других типов с более ранними точками расхождения.
«Наши результаты показывают, что роль pou-iv в развитии механорецепторов в целом сохраняется у Cnidaria и Bilateria», — пишут исследователи в своей статье.
«Насколько рано роль pou-iv в дифференцировке механорецепторов возникла в эволюции животных, остается неясным, и для этого требуются сравнительные данные по пластинчатым (лат. Placozoa) и губкам (лат. Porifera), которых не хватает».
Исследование опубликовано в eLife.
Источник: University of Arkansas.
