Российские биологи описали уникальный механизм сегментации червей

Работа отечественных специалистов дает важные представления о процессах эволюции и способах регенерации тканей, раскрывая механизм формирования сегментов у кольчатых червей.

Юлия УгловаАвтор Hi-Tech Mail

Российские биологи впервые подробно изучили молекулярные механизмы, обеспечивающие разделение тела кольчатых червей на сегменты. Ученые исследовали активность важнейших генов, участвующих в формировании сегментов червя-нереиса, начиная с эмбриональной стадии и заканчивая взрослой особью. Эти знания позволяют глубже понять эволюционные процессы, лежащие в основе формирования более сложных организмов, включая человека, а также раскрывают потенциал самовосстановления поврежденных тканей, говорится на сайте Десятилетия науки и технологий в России.

Большинство живых существ имеют сегментированное строение тела. Так, тело дождевого червя поделено на ряд однотипных колец, а насекомые состоят из отдельных частей — головы, груди, брюшка и членистых ног. Интересно отметить, что принцип разделения на сегменты характерен и для человеческого организма. Он определяет структуру нервной системы, позвоночника, ребер и мускулатуры торса. Изучение механизмов образования сегментов у экспериментальных моделей животных помогает выяснить причины возникновения наследственных дефектов, затрагивающие органы и ткани человека.

«Мы выбрали удобную модель — червя-нереиса Alitta virens, гены развития которого очень консервативны и работают схожим образом у всех животных, включая позвоночных и человека», — комментирует руководитель проекта Виталий Козин, кандидат биологических наук, доцент, ведущий научный сотрудник кафедры эмбриологии СПбГУ.

Биологи детально изучили работу двух ключевых генов — engrailed и wnt1, которые определяют границы сегментов у кольчатого червя на протяжении всего периода его развития. Используя современные технологии, эксперты визуально выделили области клеток, активно производящих молекулы РНК указанных генов, а также участки наибольшего деления клеток в организме червя. Выяснилось, что на начальных этапах развития первым запускается ген engrailed, формируя несколько симметричных областей повышенной активности внутри тела червя. Затем эти зоны постепенно удлиняются, образуя четкие поперечные линии, совпадающие с будущими границами сегментов.

Работа гена wnt1 начинается немного позднее. По мере роста червя зоны его экспрессии приобретают полосатый рисунок, аналогичный картине, создаваемой геном engrailed. Важно отметить, что активность гена engrailed наблюдается как спереди, так и сзади каждого нового сегмента, тогда как ген wnt1 проявляет себя исключительно в задних областях. В результате создается сложная структура, где зоны активности обоих генов накладываются друг на друга и образуют своеобразную мозаику.

«Наши данные предоставляют самые убедительные на сегодняшний день аргументы в пользу того, что сегментированное тело — одно из самых успешных “‎изобретений”‎ эволюции — возникало в разных ветвях древа жизни независимо, а не было унаследовано от одного общего сегментированного предка двустороннесимметричных животных (крупной группы, к которой относится и человек). В перспективе такие знания откроют дорогу для новых технологических решений, например, в регенеративной медицине. Понимание того, как природа “строит” и “ремонтирует” сложные многосегментные структуры тела, может помочь в разработке методов стимуляции регенерации тканей», — заключает эксперт.

Ранее ученые подтвердили наличие у человека ранее неизвестного чувства — «дистанционного осязания», позволяющего ощущать предметы до физического контакта с ними. 

• российские ученые
• природа

Поделиться