Гены ParaHox помогают червям выращивать недостающие части организма
Как сообщает издание InScience.News, ученые СПбГУ описали процесс бесполого размножения малощетинковых червей. Оказалось, что большую роль в нем играет семейство генов ParaHox. Они достраивают недостающие органы, формируют пищеварительную и нервную системы. Изучение этих генов поможет понять, как животные восстанавливают собственные ткани, органы и части тела. Исследование опубликовано в журнале Genes.
Малощетинковые черви — это организмы, которые размножаются бесполым путем: тело матери делится на две половины, и каждая из них становится самостоятельным червем. Однако есть виды, чей желудок расположен высоко, ближе к голове. При делении на две особи желудок достается только одной из них. Червь, который получился из задней части, должен сам вырастить новый орган. Ученые долго гадали, как это происходит.
Чтобы понять генерацию желудка, исследователи изучили гены ParaHox. Это семейство из трех генов, особенно активных в зародыше. Раньше у единого предка большинства многоклеточных гены ParaHox формировали пищеварительную систему. Эта функция сохранилась и до сих пор. Передний Gsx образует рот и глотку, средний Pdx — среднюю кишку и связанные с ней органы позвоночных животных: желудок, печень и поджелудочную железу. Ген Cdx формирует заднюю кишку.
Однако сегодня гены расширили свои функции. Теперь они отвечают за развитие и нервной системы, и внезародышевых образований (например, плаценты). ParaHox-гены слабо изучены в их влиянии на эмбрионы, хотя они будут полезны в лабораториях, где создают эмбриональные стволовые клетки.
Исследователи СПбГУ изучили роль ParaHox-генов в бесполом размножении малощетинковых червей. В процессе они обнаружили несколько копий ParaHox и описали их действие. Они играют большую роль в создании желудка для второго червя, который получается из «задней» части матери.
Желудок образуется за счет перестройки кишечных тканей с минимальными клеточными делениями. Части кишки активируют средний ген Pdx. Он и помогает преобразовывать ткани в новый желудок.
Ученые впервые показали особенности действия каждого из генов ParaHox. Они разделили функции каждого: одни отвечают за нервную систему и рост особи, другие — за пищеварительный тракт.
Изучение ParaHox-генов поможет понять, как восстанавливаются недостающие ткани, органы или целые части тела. Они могут раскрыть механизмы бесполого размножения и регенерации, а также помочь в искусственном развитии эмбрионов человека.
Рисунок: экспрессия во время роста и бесполого размножения путем параатомного деления у Nais communis