Несмотря на свою кажущуюся простоту - трубчатое тело, увенчанное щупальцами, - актиния на самом деле представляет собой очень сложное существо. Ученые из Института Пастера в сотрудничестве с CNRS только что обнаружили более сотни различных типов клеток у этого небольшого морского беспозвоночного, а также невероятное разнообразие нейронов. Эта удивительная сложность обнаружилась, когда исследователи построили настоящий клеточный атлас животного. Их результаты, которые дополнят дискуссии о том, как клетки диверсифицировались и превратились в органы в ходе эволюции, были опубликованы в журнале Cell.
Морской анемон Nematostella vectensis представляет собой идеальную модель для исследователей, за исключением разве что его жалящих щупалец. Это небольшое морское беспозвоночное, которого легко содержать в лаборатории, чей геном достаточно прост для изучения его работы и достаточно близок к человеческому, чтобы можно было делать выводы. «Когда в 2007 году был секвенирован геном морского анемона, ученые обнаружили, что он очень похож на геном человека как по количеству генов (примерно 20 000), так и по их организации, - объясняет Хизер Марлоу, специалист по биологии развития. в отделе (эпи)геномики развития животных в Институте Пастера и основным автором этого исследования. Эти сходства делают морских актиний идеальной моделью для изучения генома животных и понимания взаимодействий, существующих между генами». У него также есть еще одно преимущество - его стратегическое положение на древе жизни. Ветвь книдарий, к которой принадлежат анемоны, отделилась от ветви билатерий, другими словами, от большинства других животных, включая человека, более 600 миллионов лет назад.«Таким образом, анемоны могут также помочь нам понять происхождение и эволюцию множества типов клеток, составляющих тела и органы животных, и особенно их нервную систему», - резюмирует Хизер Марлоу.
Чтобы попытаться понять немного больше о морских анемонах - и, следовательно, обо всем царстве животных - команда Хизер Марлоу решила изучить этого книдария, клетку за клеткой. Благодаря инновационной методике крошечные клетки животного диаметром не более 1 микрона были изолированы одна за другой и проанализированы их РНК. Хотя хромосомная ДНК содержит все гены, РНК показывает активные. «Разработка геномных подходов на уровне отдельных клеток может быть использована для точного перечисления различных типов клеток, а также для определения генов, ответственных за функцию каждой из этих клеток», - объясняет Хизер Марлоу. Всего было неожиданно идентифицировано более ста различных типов клеток, сгруппированных в восемь основных клеточных семейств (мышечные, пищеварительные, нейрональные, эпидермальные и т. д.).). И один из самых больших сюрпризов этого исследования касается нервной системы. Было идентифицировано около тридцати различных типов нейронов - пептидергических, глутаматергических или даже инсулинергических, что свидетельствует об относительно сложной нервной и сенсорной системе.
Таким образом, это исследование должно помочь специалистам по эволюции установить общего предка книдарий (анемонов), с одной стороны, и билатерий (людей), с другой. Несомненно, у этого предка уже был некоторый уровень клеточной сложности. Кроме того, хотя морские анемоны кажутся очень отличными от нас, они раскрывают фундаментальные правила, которые сегодня позволяют их клеткам и нашим собственным клеткам выполнять множество различных функций. «Клетка - основной элемент, из которого состоят живые существа». Определив, как информация, закодированная в геноме, определяет идентичность каждой клетки, мы надеемся раскрыть механизмы, сохраняемые всеми животными, которые необходимы для их развития и гомеостаза», - заключает Хизер Марлоу.