Присоски осьминогов могли появиться благодаря генам их древних предков
Японские ученые обнаружили ген, который может играть важную роль в формировании присосок у осьминогов и каракатиц. Оказалось, что эти сложные органы, позволяющие животным захватывать добычу и удерживать предметы, могли возникнуть благодаря необычному использованию генов, существовавших у их древних предков.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 21 октября /Новости науки/. Японские ученые обнаружили возможный генетический механизм формирования присосок у осьминогов и каракатиц. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале iScience.
Исследование показало, что в развитии присосок может участвовать ген Ets1, который обычно связан с ранними этапами формирования зародышей моллюсков. Ученые установили, что этот ген проявляет активность именно в тех участках тела, где у осьминогов и каракатиц начинают образовываться присоски. Открытие позволяет предположить, что в ходе эволюции животные научились использовать уже существовавшие гены для создания новых органов.
Осьминоги, кальмары и каракатицы относятся к головоногим моллюскам, которые обладают сложными щупальцами с присосками. Эти органы позволяют им захватывать добычу и прочно удерживать различные предметы. При этом их дальними эволюционными родственниками являются улитки и слизни, строение тела которых значительно проще. До сих пор оставалось неясным, каким образом у общего предка моллюсков могли возникнуть столь сложные приспособления.
Чтобы разобраться в этом вопросе, исследователи сравнили активность генов во время зародышевого развития осьминогов, каракатиц и улиток. Специалисты изучали, какие гены участвуют в формировании конечностей головоногих моллюсков и расположенных на них присосок. Первоначально предполагалось, что оба процесса регулируются одними и теми же генетическими механизмами.
Однако результаты оказались неожиданными. Ученые обнаружили, что при формировании щупалец активируются гены, которые участвуют в развитии конечностей и у других животных, включая насекомых и млекопитающих. При этом в развивающихся присосках подобной активности выявить не удалось. Вместо этого исследователи обнаружили выраженную активность гена Ets1, который ранее был известен благодаря своей роли на ранних стадиях развития моллюсков.
Как древние гены могли помочь появлению присосок
Дальнейшее изучение показало, что при формировании присосок клетки постепенно изменяют свою форму и положение. Эти процессы напоминают клеточные преобразования, происходящие на ранних этапах развития зародыша, когда клетки начинают перемещаться и формировать различные ткани.
Исследователи предположили, что в ходе эволюции головоногие моллюски приспособили существовавшие генетические механизмы для выполнения новой задачи. Вместо появления совершенно новых генов организм мог использовать уже имеющиеся, изменив время и место их активности. Это позволило сформировать присоски, которые впоследствии стали одной из наиболее характерных особенностей осьминогов и каракатиц.
При этом ученые обнаружили, что на ранних этапах развития присоски разных головоногих моллюсков формируются сходным образом. Однако у взрослых животных их строение и способы прикрепления к поверхностям могут заметно различаться. По мнению специалистов, это указывает на возможность дальнейшего независимого развития отдельных особенностей присосок у разных эволюционных линий.
Полученные результаты также могут помочь объяснить происхождение других необычных органов головоногих моллюсков. Среди них — специальные пигментные клетки, позволяющие изменять окраску тела, чернильные мешки и твердые клювы, используемые для измельчения пищи. Исследователи допускают, что некоторые из этих приспособлений также могли сформироваться благодаря изменению функций уже существовавших генетических механизмов.
Вместе с тем специалисты подчеркивают, что пока удалось установить прежде всего особенности активности генов во время формирования присосок. Непосредственная роль Ets1 в этом процессе еще не доказана. Для ее подтверждения ученым предстоит провести эксперименты, в которых отдельные гены будут включаться или выключаться на разных стадиях развития животных.
Исследование показало, что в развитии присосок может участвовать ген Ets1, который обычно связан с ранними этапами формирования зародышей моллюсков. Ученые установили, что этот ген проявляет активность именно в тех участках тела, где у осьминогов и каракатиц начинают образовываться присоски. Открытие позволяет предположить, что в ходе эволюции животные научились использовать уже существовавшие гены для создания новых органов.
Осьминоги, кальмары и каракатицы относятся к головоногим моллюскам, которые обладают сложными щупальцами с присосками. Эти органы позволяют им захватывать добычу и прочно удерживать различные предметы. При этом их дальними эволюционными родственниками являются улитки и слизни, строение тела которых значительно проще. До сих пор оставалось неясным, каким образом у общего предка моллюсков могли возникнуть столь сложные приспособления.
Чтобы разобраться в этом вопросе, исследователи сравнили активность генов во время зародышевого развития осьминогов, каракатиц и улиток. Специалисты изучали, какие гены участвуют в формировании конечностей головоногих моллюсков и расположенных на них присосок. Первоначально предполагалось, что оба процесса регулируются одними и теми же генетическими механизмами.
Однако результаты оказались неожиданными. Ученые обнаружили, что при формировании щупалец активируются гены, которые участвуют в развитии конечностей и у других животных, включая насекомых и млекопитающих. При этом в развивающихся присосках подобной активности выявить не удалось. Вместо этого исследователи обнаружили выраженную активность гена Ets1, который ранее был известен благодаря своей роли на ранних стадиях развития моллюсков.
Как древние гены могли помочь появлению присосок
Дальнейшее изучение показало, что при формировании присосок клетки постепенно изменяют свою форму и положение. Эти процессы напоминают клеточные преобразования, происходящие на ранних этапах развития зародыша, когда клетки начинают перемещаться и формировать различные ткани.
Исследователи предположили, что в ходе эволюции головоногие моллюски приспособили существовавшие генетические механизмы для выполнения новой задачи. Вместо появления совершенно новых генов организм мог использовать уже имеющиеся, изменив время и место их активности. Это позволило сформировать присоски, которые впоследствии стали одной из наиболее характерных особенностей осьминогов и каракатиц.
При этом ученые обнаружили, что на ранних этапах развития присоски разных головоногих моллюсков формируются сходным образом. Однако у взрослых животных их строение и способы прикрепления к поверхностям могут заметно различаться. По мнению специалистов, это указывает на возможность дальнейшего независимого развития отдельных особенностей присосок у разных эволюционных линий.
Полученные результаты также могут помочь объяснить происхождение других необычных органов головоногих моллюсков. Среди них — специальные пигментные клетки, позволяющие изменять окраску тела, чернильные мешки и твердые клювы, используемые для измельчения пищи. Исследователи допускают, что некоторые из этих приспособлений также могли сформироваться благодаря изменению функций уже существовавших генетических механизмов.
Вместе с тем специалисты подчеркивают, что пока удалось установить прежде всего особенности активности генов во время формирования присосок. Непосредственная роль Ets1 в этом процессе еще не доказана. Для ее подтверждения ученым предстоит провести эксперименты, в которых отдельные гены будут включаться или выключаться на разных стадиях развития животных.
