Австрийские ученые обнаружили ген Hmx, который участвует в формировании биполярных хвостовых нейронов у оболочников и краниальных сенсорных ганглиев у позвоночных. Таким образом, Hmx появился у предков хордовых, сохранял свою функцию на протяжении всей эволюции и, вероятно, участвовал в формировании сложных и высокоспециализированных органов чувств у высших позвоночных. Статья опубликована в журнале Nature.
Развитие сложных органов чувств стало одной из причин успешности позвоночных. Сенсорные клетки и связанные с ними нервные узлы, в основном расположенные на голове, обеспечили лучшее восприятие окружающей среды, а также способствовали развитию хищнического образа жизни. До сих пор ученые не знали, как именно образовались сенсорные ганглии — скопления нервных клеток, получающие сигналы от органов чувств.
Теперь исследователи из Инсбрукского университета выяснили, какая генетическая программа способствовала развитию сенсорных ганглиев на голове животных. Для этого авторы обратились к оболочникам, которые так же, как и позвоночные, представляют собой подтип хордовых животных. У оболочников есть сенсорные биполярные нейроны, расположенные в области хвоста. Они обрабатывают внешние раздражители, а также отвечают за движение животного.
«Оболочники — это своего рода эволюционный прототип позвоночных, — объясняет руководитель исследования Утэ Ротбахер. — Существуют значительные отличия в строении взрослых особей этих подтипов, поскольку они хорошо приспособлены к своим экологическим нишам. Это усложняет исследования их эволюции. Общие структуры можно выявить только на эмбриональной стадии развития. Вероятно, наш общий предок был очень похож на личинку оболочника».
Ученые сравнивали миногу и оболочника Ciona intestinalis. Оказалось, что за образование сенсорных ганглиев у обоих организмов отвечает ген Hmx. Исследователи использовали метод геномного редактирования CRISPR/Cas9 для выключения этого гена и метод транзиентного трансгенеза для увеличения экспрессии гена.
Hmx контролировал развитие и биполярных хвостовых нейронов оболочников, и краниальных сенсорных ганглиев позвоночных. Кроме того, Hmx миноги, вставленный в ДНК C. intestinalis, оставался активен и выполнял ту же функцию, что и собственный Hmx оболочника. Таким образом, Hmx, вероятно, появился у предка всех хордовых и на протяжении всей эволюции оставался главным геном, ответственным за развитием сенсорных нейронов.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
