Соевая цистообразующая нематода, один из самых разрушительных вредителей сельскохозяйственных культур, не похожа на большинство своих червеобразных родственников. В то время как подавляющее большинство нематод выглядит как микроскопические черви, самка соевой нематоды превращается в крошечный лимон после кормления корнями сои. В новой статье EvoDevo группа исследователей из Университета Иллинойса объясняет, как это происходит и почему.
«Мы думаем, что соевая нематода развила эту форму тела, чтобы производить гораздо больше потомства», - говорит Натан Шредер, доцент кафедры растениеводства Университета Иллинойса и автор соответствующей статьи. новое исследование.«Если вы сравните наиболее близкородственные виды, которые остаются длинными и худыми, у них намного меньше детей, чем у этой дамы».
Круглая форма позволяет самкам соевых нематод сохранять около двух третей оплодотворенных яиц внутри своего тела. По мере развития эмбриона тело матери затвердевает, превращаясь в защитную кисту. Шредер говорит, что эти приспособления позволили нематодам соевых бобов стать такими успешными, как они есть.
Из предыдущих исследований с другим видом ученые подозревают, что шовные клетки ответственны за переход от длинных и худых к толстым и круглым. Клетки шва, которые обладают свойствами, подобными стволовым клеткам, проходят по всей длине этих червей и делятся, увеличивая эпидермис каждый раз, когда черви линяют.
"Обычно на каждую линьку приходится одно деление, создавая один новый набор ядер в многоядерном эпидермисе. Мы обнаружили, что у соевых нематод они делятся несколько раз после заражения, линяют, делятся еще больше раз, линяют, разделить еще больше раз. У вас есть экспоненциальный рост, который приводит к этому толстому, круглому зверю, у которого много-много этих эпидермальных ядер, - объясняет Шредер. - Между последней ювенильной фазой, длинной и худой, и репродуктивной взрослой фазой количество ядер увеличивается. в сорок раз."
Исследовательская группа также исследовала характер деления у других нематод, паразитирующих на растениях, и обнаружила аналогичную пролиферацию клеток шва у некоторых других, несмотря на то, что они не были тесно связаны с нематодами соевых бобов. По сути, они обнаружили свидетельства конвергентной эволюции или появления сходных черт для удовлетворения одних и тех же потребностей у отдаленно родственных видов. Типичным примером являются крылья бабочек и летучих мышей, но теперь к списку можно добавить и форму тела нематод.
Более важный вопрос заключается в том, как получить новые формы тела в биологии? Как возникают новые формы? В данном случае мы предполагаем, что эти организмы используют механизмы пролиферации стволовых клеток для создания новых форм тела, что довольно интересно», - говорит Шредер.
Это открытие также может иметь потенциальные последствия для управления в будущем. Если бы исследователям удалось нарушить пролиферацию этих клеток на определенном этапе, можно было бы предотвратить превращение самок нематод в такие круглые формы, в которых могло бы разместиться так много детенышей.
«С моей точки зрения, это сочетание интересной биологии и практических последствий с экономически важным вредителем, вызывающим потерю урожая на Среднем Западе», - говорит Шредер. «Если мы сможем найти какие-то новые целевые стратегии, которые повлияют на нее, но не на тысячи других полезных видов нематод в почве, это изменит правила игры».
Статья «Конвергентная эволюция мешковидных форм тела у нематод посредством различных механизмов развития» опубликована в EvoDevo. Среди авторов Сита Тапа, Майкл Гейтс, Урсула Рейтер-Карлсон, Ребекка Андровски и Натан Шредер. Исследование было поддержано Фондом Шлюмберже, программой USDA NIFA Hatch и Национальным институтом общих медицинских наук NIH.