Ім'я файлу: предки губок Фроленкова 41 группа.doc
Розширення: doc
Розмір: 42кб.
Дата: 18.04.2020
скачати
Розширення: doc
Розмір: 42кб.
Дата: 18.04.2020
скачати
Предки губок могут оказаться сложнее, чем предполагалось
Испокон веков зоология изучала в основном высших животных. Конечно, термин «высший» в современной науке справедливо считается некорректным: ведь в реальности это значит всего лишь «относительно близкий к нам». Большая часть современных многоклеточных животных, включая людей, относится к огромной группе двусторонне-симметричных (билатерий), которая в основном и олицетворяла собой животный мир с точки зрения старинных естествоиспытателей. Это очень ярко проявилось, например, в составленной в первой половине XVIII века классификации Карла Линнея (Carolus Linnaeus), где животные делились всего лишь на шесть классов: млекопитающие, птицы, гады, рыбы, насекомые и черви. Для тех, кто двусторонней симметрией не обладает, у Линнея отдельного класса не нашлось. Более того, таких существ и за животных-то тогда еще толком не считали.
Эволюционная биология резко изменила перспективу, в которой мы видим разнообразие животного мира. Сейчас твердо установлено, что билатерии на эволюционном древе животных — это всего лишь одна ветвь как минимум из пяти примерно равноправных (рис. 1). Другие четыре ветви не меньшего ранга — стрекающие, пластинчатые, губки и гребневики (см. Дискуссия о роли гребневиков в эволюции продолжается
Низшие» животные — это губки, гребневики и пластинчатые. В каком порядке эти ветви отошли от общего эволюционного ствола Metazoa, до сих пор окончательно не установлено (рис. 2). Но в любом случае все согласны, что губки — одна из самых древних групп многоклеточных животных. Они очень примитивны во всех возможных значениях этого слова: занимают на эволюционном древе животных положение, близкое к основанию, и имеют достаточно просто устроенный организм (например, без всякой нервной системы, в отличие от упомянутых выше гребневиков). Неудивительно, что ученые, интересующиеся ранними этапами эволюции Metazoa, уже давно уделяют губкам особое внимание.
о и сами губки — группа слишком большая и разнообразная, чтобы рассматривать их как единое целое. Тип губок (Porifera) насчитывает 11 000 современных видов и делится на четыре довольно сильно различающихся класса: обыкновенные губки (Demospongia), стеклянные губки (Hexactinellida), известковые губки (Calcarea) и гомосклероморфные губки (Homoscleromorpha).
Команда австралийских биологов, работающая сейчас на базе Международного центра морской молекулярной биологии имени Микаэля и Георга-Оссиана Сарсов при Бергенском университете (Sars International Centre for Marine Molecular Biology, University of Bergen), уже не первый год изучает у губок факторы транскрипции — белки, способные специфически связываться с ДНК, включая или выключая определенные гены. Каждый такой белок (как и любой белок вообще) кодируется собственным геном. Таким образом, факторы транскрипции — это инструменты, посредством которых гены могут взаимодействовать, регулируя работу друг друга.
Главным предметом интереса авторов являются факторы транскрипции, действующие в развитии (developmental transcription factors, DTFs). Эти белки регулируют процессы, которые в сумме называются морфогенезом: образование тканей и органов, изменение их формы, закладку общего плана строения тела. Факторы транскрипции, действующие в развитии, очень эволюционно консервативны. Многие из них есть у большинства многоклеточных животных, а некоторые даже еще древнее (см. У одноклеточных организмов есть ген, способный управлять развитием хорды, «Элементы», 25.10.2013). Сравнение аминокислотных последовательностей таких белков — или нуклеотидных последовательностей генов, которые их кодируют — часто дает много сведений, помогающих понять, как шла эволюция.
В последнее десятилетие возможности для таких исследований расширяются. Прочитаны полные геномы многих «низших» (в принятом нами смысле этого слова) животных, а также некоторых их одноклеточных родственников. Но у одноклеточных существ генов и белков, потенциально способных контролировать развитие, все же относительно немного. А вот у низших многоклеточных — губок, пластинчатых и гребневиков — они появляются в довольно большом количестве. Как правило, речь идет о целых генных семействах, то есть о группах генов, произошедших от одного гена-«предка» путем его удвоений (дупликаций)
общий предок губок имел значительно более богатый набор белков и генов, контролирующих развитие, чем любой из современных классов этого типа.
Например, из T-боксных генов у обыкновенных губок есть ген Brachyury, а у известковых губок — гены Tbx. Значит, у общего предка губок были все эти гены — и Brachyury, и Tbx. Просто в доживших до современности классах часть из них оказалась потеряна, причем в разных классах — разная часть.
Гипотеза Геккеля никогда не была общепринятой. Но современные генетические исследования ее, похоже, подтверждают (рис. 3). Показано, что те регуляторные гены, работа которых у высших многоклеточных связана с развитием энтодермы и ее производных, у губок активны именно в хоанодерме (или в клетках, из которых она развивается). Например, это ген Cdx (относящийся к семейству ParaHox) и ген Brachyury. Данные по генам GATA и Smad тоже находятся в согласии с этим выводом. Судя по молекулярно-генетическим данным, энтодерма высших многоклеточных и хоанодерма губок действительно имеют общее происхождение.
Значит ли это, что предок губок имел кишечник? Не исключено. Такая возможность хорошо сочетается с новой гипотезой, согласно которой древнейшая ветвь многоклеточных животных — это не губки, а гребневики, хищные существа с кишечником и ртом