Морские анемоны освещают эволюцию развития эмбрионов

Люди и большинство других животных, принадлежащих к типу «bilateria», имеют эмбрионы, которые образуют три слоя клеток, называемых зародышевыми слоями - эктодерму снаружи, внутреннюю эндодерму и мезодерму между ними, которые приводят к формированию организма. Эмбрионы «Phlyum Cnidaria», которые включают в себя медуз и морских анемонов, имеют только два слоя клеток, которые ученые соответственно классифицируют на два зародышевых слоя. Новое исследование предполагает, что, вместо двух разных слоев зародышей, у морских существ действительно может быть три.

Сходство развития эмбрионов у разных видов

Авторы показывают, что мезендодерма морского анемона (Nematostella vectensis) напоминает билатеровскую мезодерму, основанную на спецификации типа клеток и экспрессии генов. И «Nematostella» выводит кишечные клетки из части эмбрионального слоя, который ранее был охарактеризован как эктодерма, но экспрессирует гены, ортологичные по отношению к энтеродермам «bilaterian». Два клеточных слоя эмбрионов Nematostella возникают во время гаструляции путем перемещения группы клеток внутрь животного с образованием мешка с одним открытым концом. Два слоя, созданные этой инвагинацией, исторически описывались как энтодерма и эктодерма. Более поздняя работа показала, что то, что ученые считают эндодермой, вероятно, представляет собой комбинацию тканей, которым суждено стать клеточными типами, которые в билатерианах происходят из мезодермы и энтодермы, что привело к использованию термина «мезендодерма».

Общие предки морских анемонов и животных

В исследовании убедительно показано, что клетки, которые перемещаются в глубину эмбриона на ранней стадии и которые раньше считались «энтодермой», имеют все признаки мезодермы других животных. Ячейки, которые перемещаются позже, выражают все свойства энтодермы. Проследив судьбу светящейся ткани, они обнаружили, что патч вблизи устьев эмбрионов, который традиционно описывается как часть эктодермы, всегда превращался в кишечноподобные клетки. Включая клетки железы, которые секретировали пищеварительные ферменты и клетки, которые секретировали инсулиноподобные пептиды. Но светящиеся клетки, доношенные от внутреннего слоя эмбрионов, способствовали мышечным клеткам, соматическим генам и другим типам клеток, которые в билатерах происходят из мезодермы. Таким образом, эмбрионы, по-видимому, имеют топографически дискретные ткани энтодермы и мезодермы.

Исследование показывает, что дифференциация энтодермы и мезодермы уже существовала до недавнего общего предка у людей и морских существ. Следующий вопрос заключается в том, чтобы попытаться понять, как возникают регулятивные сети генов, которые определяют разные идентификаторы клеточного типа, такие как мезодерма, энтодерма и т. д.

В будущем планируется исследовать вопросы о молекулярных основах спецификации клеточного типа и зародышевого слоя с использованием трансплантаций одной клетки и одноклеточной геномики, что приведет к гораздо более точному пониманию эволюции.