Команда американских исследователей на примере морских звезд изучила, как живые организмы становятся симметричными.
Морские звезды Patiria miniata / ©phys.org
Все многоклеточные организмы берут начало от одного-единственного ооцита — женской половой клетки, предшественницы яйцеклетки, которая вырабатывается в яичнике во время предзародышевого развития. Именно она несет в себе «план» развития того или иного сложного организма, в ней заложено многое из того, кем станет организм. Как создается этот «план» — один из самых важных вопросов в биологии развития.
Ученые из Массачусетского технологического института (США) изучили происхождение так называемой начальной полярности в первой клетке животного, которая устанавливает ось симметрии для развивающегося организма. Работа опубликована в журнале Current Biology. В качестве примера они взяли морскую звезду Patiria miniata. Эти яркие живые организмы обладают радиальной симметрией во взрослом возрасте: обычно у них пять осей, а вот их личинки — двусторонне-симметричные, как люди.
Ученые пришли к выводу, что зеркальная симметрия личинок закладывается, пока те находятся в стадии ооцита. И ключевую роль в этом процессе играет белок под названием Disheveled. Он локализуется на вегетативном или нижнем конце ооцита (именно эта его часть определяет заднюю оконечность эмбриона), когда клетка готовится разделиться на две дочерние.
Этот белок — компонент общего сигнального пути, называемого Wnt, который встречается у многих существ в животном царстве. Он служит различным целям и у морских звезд обеспечивает связь между начальной асимметрией ооцита и полярностью образовавшегося эмбриона. Wnt — своего рода посланник внутри клеток морской звезды: он передает внешние сигналы внутрь, к ядрам клеток.
Ученые использовали покадровую визуализацию, чтобы увидеть, как Disheveled перемещается вокруг ооцита, когда клетка проходит различные фазы развития. Когда ооцит морской звезды находился в неделящейся фазе, белок был равномерно распределен небольшими скоплениями по всей цитоплазме. Но по мере того, как ооцит готовился к делению, эти скопления сначала растворялись, а затем вновь «появлялись», но уже в другом месте — на дне клетки, в самой удаленной точке от ядра.
Это провело четкую границу между двумя концами ооцита. Такой же механизм, по мнению исследователей, используют не только морские звезды, но, вероятно, и позвоночные. Подробности процессов подобного преобразования Disheveled еще не ясны, и ученые намерены изучить их в будущем.
