Гонсалес и его коллеги обнаружили, что черви проходят длительную фазу, имея лишь голову. Эта работа, опубликованная в выпуске Current Biology за 8 декабря, предполагает, что многие животные в океане, вероятно, разделяют эту стадию без хобота, и она может даже пролить свет на биологическое развитие ранних животных.
«Непрямое развитие — наиболее распространенная стратегия развития морских беспозвоночных и жизни в океане», — сказал Крис Лоу, старший автор статьи и доцент биологии. «Это означает, что самые ранние животные, вероятно, использовали такие стратегии, чтобы развиться во взрослых».Большинство исследуемых животных, обычно встречающихся в лабораториях, таких как мыши, рыбки данио и червь C. elegans, являются прямыми разработчиками, видами, которые не проходят через четко выраженную личиночную стадию. Чтобы понять, чем непрямые разработчики отличаются от них, Гонсалесу нужно было изучить непрямого разработчика, который был очень тесно связан с хорошо изученным прямым разработчиком.Его лучшим выбором была группа морских беспозвоночных под названием Hemichordata, потому что в этой группе уже проделано огромное количество молекулярных разработок.
Недостатком этого плана было то, что косвенные застройщики этого типа редко встречались в районах, прилегающих к станции.Не испугавшись, Гонсалес занялся исследованиями морской фауны, пока исследование 1994 года не дало ему большого успеха: Schizocardium californicum, вид желудевого червя и косвенный проявитель в филуме Hemichordata, однажды был в заливе Морро, всего в двух часах езды.
Связавшись с исследователями из этой статьи, созданной несколько десятилетий назад, Гонсалес получил точные координаты червей. Оказавшись там, он надел гидрокостюм, приготовил лопату и начал охоту на странных обитателей океана.Диверсификация изучения разнообразия
Прямые разработчики чаще используются в исследованиях в основном из соображений практичности.«Наземные виды с прямым развитием развиваются быстро, их жизненный цикл прост, и их легко выращивать в лаборатории», — сказал Гонсалес, ведущий автор статьи.
Для сравнения, непрямые застройщики развиваются медленно, имеют длинную личиночную стадию, а их личинок трудно кормить и содержать в неволе. Репродуктивных взрослых особей также сложно содержать в лаборатории, и, как показал Гонсалес, их сбор может быть трудным процессом. Однако относительная простота изучения непосредственных разработчиков привела к отсутствию разнообразия в том, что ученые знают об эволюции и развитии, сказал Гонсалес.
«Выбирая удобные виды, мы выбираем неслучайную выборку разнообразия животных, рискуя упустить что-то интересное», — сказал он. «Это то, что привело меня в лабораторию Лоу. Мы специализируемся на том, чтобы задавать крутые эволюционные вопросы, используя биологию развития и молекулярную генетику, и мы не боимся начинать с нуля и работать с животными, с которыми никто раньше не работал».Головы для плаванияПотратив месяцы на совершенствование методов выращивания и разведения, необходимых для изучения этих червей, исследователи в конечном итоге смогли секвенировать РНК на различных стадиях развития червя.
Они сделали это для того, чтобы увидеть, где в эмбрионе включаются или выключаются определенные гены.Они обнаружили, что у червей задерживается активность определенных генов, которые могут привести к развитию ствола.
Итак, на личиночной стадии черви в основном являются плавающими головами.«Когда вы смотрите на личинку, это похоже на то, что вы смотрите на желудевого червя, который решил задержать развитие своего хобота, надуть свое тело, придав ему форму шара, и плавает в планктоне, чтобы питаться восхитительными водорослями», — сказал Гонсалес. . «Задержка развития туловища, вероятно, очень важна для развития формы тела, отличной от формы червя и более подходящей для жизни в толще воды».
По мере того, как они продолжают расти, желудевые черви в конечном итоге претерпевают метаморфоз в соответствии с планом своего взрослого тела. В этот момент активируются гены, регулирующие развитие ствола, и черви начинают развивать длинное тело, которое есть у взрослых, которое в конечном итоге вырастает примерно до 40 см (15,8 дюйма) за несколько лет.Только начало
Даже с таким захватывающим результатом это исследование — только начало исследования лаборатории Лоу косвенных разработчиков. Эти черви никогда не расскажут нам о человеческих заболеваниях, в отличие от работы со стволовыми клетками или мышами, но они могут раскрыть тонкости того, как устроена жизнь для многих организмов, помимо модельных видов, которые мы так тщательно изучали. Они также могут показать нам, как жизнь в целом стала такой, какая она есть сегодня.«Учитывая, насколько распространены личинки в животном мире, мы очень мало знаем об этой критической фазе развития животных», — сказал Лоу. «Это не тот вид, который вы хотите выбирать, если хотите глубокого механистического понимания биологии развития.
Но если ваша цель — понять, как эволюционировали животные, тогда вы не можете избежать использования этих видов».Затем исследователи хотят выяснить, как происходит задержка развития тела желудевого червя.
Они также начали секвенировать геном S. californicum.