Нематоды могут быть одними из самых простых животных, но ученые не могут насытиться микроскопическими круглыми червями. Они нанесли на карту весь геном C. elegans, «лабораторной крысы» нематод, и охарактеризовали почти все аспекты его биологии, уделяя особое внимание нейронам. В течение многих лет считалось, что нейроны других нематод похожи на нейроны C. elegans, пока исследователи из Университета Иллинойса не продемонстрировали огромное разнообразие анатомии нейронов, присутствующее у разных видов.
Теперь Натан Шредер, доцент кафедры растениеводства Университета I и руководитель предыдущего исследования, показал, что развитие гонад у других нематод также различается по сравнению с C. Элеганс. В частности, он и аспирант Хунг Суан Буй сосредоточились на Steinernema carpocapsae, нематоде, используемой для биоконтроля насекомых на газонах и в садах.
Гонады у всех нематод развиваются внутри структуры, называемой плечом гонады, трубки, через которую множественные репродуктивные органы мигрируют на место на протяжении всего постэмбрионального развития животного. Это происходит весьма предсказуемым образом у C. elegans с очень низкой изменчивостью среди особей. Не так со Steinernema.
Шредер говорит, что обнаружение и понимание примеров изменчивости внутри и между видами может помочь ученым понять, как возникает разнообразие, открытый вопрос, имеющий отношение к эволюции и генетическим процессам.
Но у него есть и практическое применение, особенно у этого вида.
«Одной из проблем с точки зрения коммерциализации продуктов биоконтроля Steinernema является возможность производить их в больших количествах», - говорит он.«Можем ли мы каким-то образом увеличить общую репродуктивную способность этих животных? Более глубокое понимание развития половых желез, где на самом деле рождаются дети, могло бы продвинуть нас в этом направлении».
Помимо демонстрации того, что развитие Steinernema отличается от C. elegans, исследование также представляет собой прогресс с точки зрения изучения организмов, развитие которых происходит почти полностью внутри другого организма.
Эти крошечные круглые черви, длиной менее миллиметра, стоят вертикально на хвосте и прыгают на расстояние, в 10 раз превышающее длину их тела, чтобы приземлиться на насекомое и заразить его. Как только они находят жука, штейнернема изгоняет симбиотические бактерии из своего кишечника, что и убивает насекомое.
Именно тогда нематода начинает питаться насекомым и бактериями, которые к этому моменту распространились по всему телу насекомого. Воздействие этого внешнего бактериального рагу заставляет нематод начать свое постэмбриональное половое развитие, а затем размножаться с другими нематодами, устроившимися внутри того же насекомого. Как можно себе представить, воспроизвести такую среду в лаборатории может быть довольно сложно.
«Буи смог обмануть их. Он поместил их в среду с высокой плотностью этих бактерий и, по сути, обманом заставил их выйти из этой ювенильной стадии, чтобы они прошли нормальное репродуктивное развитие, не находясь внутри насекомого», - говорит Шредер.
Техника должна позволить дальнейшее изучение анатомии и поведения этой и других так называемых энтомопатогенных или насекомых-нематод.
Статья «Постэмбриональное развитие вентрального нервного ствола и миграция гонад у Stinernema carpocapsae» опубликована в Journal of Nematology. Хун Суан Буй и Натан Шредер работают в Департаменте растениеводства Колледжа сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук Университета И. Буй также работает в Международном исследовательском институте риса на Филиппинах и в Университете Кантхо во Вьетнаме. Исследование проводилось при поддержке программы Lee Foundation Fellowship.