Если бы вы посетили лабораторию морской биологии Окинавского института науки и технологий, вы могли бы обнаружить странных червей, извивающихся в чашках Петри, их удлиненные тела расширяются и сжимаются. Вы также можете быть удивлены, обнаружив, что у вас довольно много общего с этими скромными существами.
Исследователи из отдела морской геномики OIST в сотрудничестве с Университетом Окаямы расшифровали геномы двух червей и обнаружили, что они имеют несколько генетических сходств с позвоночными. Этот результат удивителен, учитывая, что эти группы лишь отдаленно связаны друг с другом.
Более 550 миллионов лет назад основная группа животных, называемых билатеральными, животные с двусторонней симметрией, претерпела эволюционное событие, в ходе которого они разделились на две группы: первичноротых и вторичноротых. Вторичноротые включают позвоночных, включая рыб, птиц, земноводных, рептилий и млекопитающих, включая человека. К вторичноротым также относятся некоторые менее известные животные, такие как морские ежи и морские звезды. Первичноротые включают несколько групп беспозвоночных, таких как насекомые, пауки, омары и плоские черви. Изучаемые здесь виды червей принадлежат к особой группе первичноротых, называемой лофотрохозой.
Несмотря на неясное название, лофотрохоза составляют более трети известных морских животных. В эту группу входят дождевые черви, пиявки, улитки, устрицы, осьминоги и другие группы беспозвоночных, и они играют множество важных экологических ролей.
В статье, опубликованной в журнале Nature Ecology & Evolution, исследователи проанализировали геномы двух видов лофотрохозойских червей, немертины Notospermus geniculatus, ленточного червя, и форонида Phoronis australis, подковообразного червя. Они обнаружили, что ленточные черви и подковообразные черви эволюционно тесно связаны, несмотря на то, что выглядят очень по-разному.
Удивительно, но исследователи обнаружили, что эти черви, являющиеся первичноротыми, имеют много общих семейств генов и расположение генов с вторичноротыми, группой, в которую входят позвоночные. Например, у них есть общие гены, участвующие в многоклеточности и поддержании внутренней среды организма. У них также есть общая система управления развитием головы; тот же механизм, который контролирует формирование рисунка головы позвоночных, также контролирует развитие головок ленточных червей и питающих щупалец подковообразных червей. Другие группы первичноротых, такие как насекомые, утратили некоторые из этих генетических особенностей.
И наоборот, исследователи также обнаружили, что многие геномные особенности встречаются только у определенных групп червей, например, гены, связанные с выработкой токсинов и иммунитетом. Это показывает двойственную природу эволюции животных, при которой одни гены сохраняются в течение эволюционного времени, в то время как другие гены изменяются. Ведущий автор статьи И-Джюн Луо говорит: «Здесь мы показываем, что эволюция генома животных - это динамический процесс».
Несмотря на огромное разнообразие животного мира, некоторые черты сохраняются между отдаленно родственными группами. «Удивительно думать, что люди сохранили некоторые генетические программы, которые были закодированы в наших древних предках сотни миллионов лет назад, поддерживая связь между нами и нашими дальними родственниками», - говорит Луо.