Эволюция животных могла начаться с хищнического образа жизни
Были ли первые животные хищниками или фильтраторами, такими как губки, обитающие в современных океанах? И какую роль сыграл симбиоз с водорослями, как и с кораллами, строящими рифы? Неожиданные выводы исследовательской группы под руководством профессора доктора Томаса В. Гольштейна из Гейдельбергского университета о развитии морских анемонов позволяют предположить, что хищнический образ жизни сформировал их эволюцию и оказал значительное влияние на происхождение их нервной системы.
Как сообщается в новой статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователям удалось показать, что молодые стадии жизни (личинки) мелкой актинии Aiptasia активно питаются живой добычей и не зависят от водорослей. Чтобы поймать добычу, личинки анемоны используют специализированные стрекательные клетки и простую нейронную сеть.
В раннем эмбриональном развитии многоклеточных организмов гаструляция играет ключевую роль. «В своей простейшей форме гаструла развивается из полой сферы клеток, бластулы, образуя личиночную стадию с кишкой и ртом; представьте, что вы толкаете шарик внутрь с одной стороны. Все животные проходят через эту стадию гаструлы, которая также могла существовать. в начале эволюции животных», — объясняет профессор Гольштейн, биолог-эволюционист и специалист по развитию из Центра изучения организмов (COS) в Руперто Кароле.
Члену его исследовательской группы Ире Мягеле удалось доказать, что уже на стадии поздней гаструлы личинки актинии Aiptasia захватывают своими стрекательными клетками добычу подходящего размера, заглатывают ее ртом и переваривают в примитивном кишечнике. .
Морская анемона Aiptasia является модельной системой для исследования эндосимбиоза кораллов и других книдарий. «Кораллы живут в бедных питательными веществами водах и в виде личинок или молодых полипов поглощают симбиотические клетки водорослей. Однако у Aiptasia этот процесс важен для взрослых особей, но не приводит к росту и расселению личинок, что позволяет предположить, что питание является критически важным фактором к завершению жизненного цикла», — заявляет Хольштейн.
Лабораторные исследования условий питания показали, что пища для крошечных личинок Aiptasia должна быть достаточно мелкой и живой. Личинки Nauplius копепод Tisbe размером от 50 до 80 микрометров имеют размер, аналогичный личинкам Aiptasia, что делает их идеальной пищей.
Личинки непрерывно и быстро увеличиваются в размерах, после чего расселяются по субстрату и превращаются в первичные полипы. «Таким образом, нам впервые удалось вырастить зрелые полипы, а также их потомки», — объясняет Мэгеле.
Доктор Элизабет Хэмблтон, исследователь из Венского университета (Австрия), говорит: «Замыкая таким образом жизненный цикл Aiptasia, наконец, можно будет провести необходимые молекулярно-генетические эксперименты, необходимые для функциональных исследований этой ключевой эндосимбиотической модели. организм».
Как подчеркивает профессор Гольштейн, полученные данные рисуют новую картину хищнического образа жизни как основной характеристики книдарий гаструлы. Эволюционный теоретик Эрнст Геккель (1834–1919) первым сформулировал «гипотезу гаструлы».
«Но гипотетическая гаструла Геккеля была формой жизни, фильтрующей частицы, подобно губкам. Напротив, хищная гаструла Aiptasia и других книдарий обладает специализированными стрекательными клетками, используемыми для захвата добычи», — говорит Гольштейн.
Хищный образ жизни гаструлоподобных форм с экструдирующими органеллами, выделяющими токсины и встречающимися также у одноклеточных организмов и простых червей, мог стать решающим фактором ранней эволюции многоклеточных организмов и развития сложных, организованных нервных систем.