Биологи открыли новый тип строения плаценты у животных
Исследователи из 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 и Университета Вены выяснили, что у представителей древней группы мшанок Cyclostomata — колониальных беспозвоночных, обитающих на дне морей и океанов, формируется уникальная плацента. Клетки, окружающие ранний эмбрион, начинают быстро расти, превращаясь в ценоциты — крупные многоядерные клеточные структуры. Что интересно, ценоциты широко распространены среди растений и грибов, но редки у животных. В плаценте же их обнаружили впервые.
Результаты фундаментального исследования, поддержанного грантом РНФ, опубликованы в?журнале BMC Ecology and Evolution.
Биологам хорошо известно, что клетки живых организмов умеют вести себя самым необычным образом. Случается так, что они сливаются друг с?другом, образуя единую структуру с?большим количеством ядер?— синцитий, окруженный общей мембраной. Такое ?поведение? позволяет им?быстро обмениваться питательными веществами, не?тратя время и?ресурсы на?преодоление клеточных мембран. Бывает, что похожая структура возникает в?результате совершенно другого процесса?— не?слияния, а?роста клетки, которая начинает копировать ядра и?значительно увеличивается в?размерах. В?результате этого образуется ценоцит. Если первое явление характерно в?основном для животных, например, в?плаценте человека синцитием покрыты выросты эмбриональной оболочки, внедряющиеся в?стенку матки, то?второе?— в?основном удел растений и?грибов. В?обоих случаях получаются достаточно объемные структуры неправильной формы, напоминающие ткань.
Начиная работать с?циклостоматами, мы?вместе с?аспиранткой Ульяной Неклюдовой (первым автором вышедшей статьи) предполагали, что обнаружим у?них именно синцитий, известный в?плацентах других организмов, а?обнаружили ценоциты?— многоклеточные структуры, которые нетипичны для животных.
Руководитель проекта, профессор кафедры зоологии беспозвоночных 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Андрей Островский
?Эмбрионы этой группы мшанок не?просто прилегают к?плаценте, как это бывает обычно, а?погружены в?нее, буквально впаяны. Плацента состоит из?нескольких крупных ценоцитов, связанных друг с?другом цитоплазматическими мостиками и?двумя типами клеточных контактов. Ценоциты имеют разную ультраструктуру, что указывает на?то, что часть из?них выполняет питающую, а?часть?— проводящую функции. Кроме того, появление такой сложной плаценты могло стать необходимым условием возникновения в?этой группе животных полиэмбрионии, когда ранний эмбрион, вырастая, расщепляется на?множество (более сотни) вторичных эмбрионов, каждый из?которых развивается в?личинку. Такая исключительно редкая комбинация репродуктивных признаков (живорождение, плацентотрофия и?полиэмбриония) встречается еще только у?одной группы существ на?Земле?— у?броненосцев из?рода Dasypus?,?— рассказал руководитель проекта, профессор кафедры зоологии беспозвоночных 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 Андрей Островский.
Образцы исследователи собрали рядом с?Морской биологической станцией 188bet体育_188bet亚洲体育_点此进入 на?Белом море. Им?также удалось узнать, что плацента формируется из?органа, который исходно отвечает за?высовывание щупалец. Все мшанки выметывают спермии в?воду, откуда их?захватывают щупальца зооидов из?других колоний. Для высовывания щупалец используется снабженный кольцевыми мышцами орган?— мембранная сумка. Именно она после оплодотворения становится основой плаценты из?ценоцитов, которая будет питать эмбрионы. Такое явление смены функции в?эволюции получило название экзаптации.
В?целом подавляющее большинство мшанок сначала выводят оплодотворенное яйцо из?внутренней полости во?внешнюю среду, а?затем перемещают ее?в?специальную выводковую камеру, где осуществляется вынашивание. Однако циклостомные мшанки и?здесь поступают иначе: их?личинки развиваются прямо в?полости гонозооида?— члена колонии, ставшего плацентарным инкубатором. Процесс выхода потомства продолжается практически все лето?— созревшие личинки постепенно покидают гонозооид.
?Полиэмбриония считается эволюционно провальным делом: вроде как детей много, но?все они клоны?— нет генетического разнообразия,?— объясняет Андрей Островский. —?Обычно именно тот факт, что потомки разные, обеспечивает лучшую выживаемость. И?тут возникает вопрос?— почему полиэмбриония, ископаемым свидетельствам наличия которой у?Cyclostomata около 200 миллионов лет, оказалось такой устойчивой? А?с?ней и?сама группа. В?чем подвох? Возможно, это объясняется тем, что, продуцируя личинки-клоны на?протяжении нескольких месяцев подряд, мшанки "сталкивают"?их?с?постоянно меняющейся окружающей средой. Получается, что варьируют здесь не?геномы, а?условия, в?которых эти геномы оказываются?.