Похожие статьи
Около 350 млн лет назад наши эволюционные предки — и предки всех современных позвоночных — были простыми мягкотелыми животными, обитавшими в океанах. Чтобы выжить и эволюционировать в то, что мы знаем сегодня, эти животные должны были получить определенную защиту и преимущество перед океанскими хищниками, среди которых в то время преобладали ракообразные.
Успешной стратегией стала эволюция кожной брони, такой как острые шипы, встречающиеся у моллюсков, или ромбовидные костные чешуйки, называемые щитками, которыми покрыты осетровые. Тысячи видов рыб использовали различные модели кожных покровов, состоящих из костей и/или вещества, называемого дентином, который является важным компонентом зубов современного человека. Такие защитные покровы помогли позвоночным выжить и в дальнейшем эволюционировать в новых животных и, в конечном счете, в человека.
Но откуда взялся этот покров? Как наши древние подводные предки эволюционировали, чтобы вырастить этот защитный покров?
Новое исследование, проведенное на осетровых рыбах, показало, что за развитие костного щита у рыб отвечает особая популяция стволовых клеток, называемых стволовыми клетками нервного гребня. Работа была выполнена Яном Штундлем, который в настоящее время является постдокторантом программы Марии Склодовской-Кюри в лаборатории Марианны Броннер, Эдварда Б. Льюиса и директора Института Бекмана в Калифорнийском технологическом институте. Статья с описанием исследования опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Лаборатория Броннер давно интересуется изучением клеток нервного гребня. Эти клетки, встречающиеся у всех позвоночных, включая рыб, кур и нас, специализированы в зависимости от того, откуда они происходят — из головного мозга (черепа) или из спинного мозга (ствола). Клетки черепного и стволового нервных гребней мигрируют из своих исходных точек по всему развивающемуся организму животного, давая начало клеткам, из которых состоят челюсти, сердце и другие важные структуры.
После того как в 2017 г. в Кембриджском университете было показано, что стволовые клетки нейронного гребня формируют кожную броню на основе дентина у одного из видов рыб, называемого малым коньком, Штундль и его коллеги предположили, что эта же популяция клеток может формировать костную броню у позвоночных животных в целом.
Для исследования этой проблемы Штундль и его коллеги обратились к осетровым, в частности к осетровым рыбам (Acipenser ruthenus). Современные осетровые, которые особенно известны тем, что производят самую дорогую в мире икру, до сих пор имеют многие из тех же характеристик, что и их предки, жившие миллионы лет назад. Это делает их идеальными кандидатами для эволюционных исследований.
Штундль и его коллеги использовали эмбрионы осетровых, выращенные в НИИ рыбного хозяйства и гидробиологии в Чехии, и с помощью флуоресцентного красителя проследили, как клетки нейронного гребня туловища рыбы мигрируют по всему развивающемуся организму. У осетровых через несколько недель начинают развиваться костные клапаны, поэтому исследователи держали растущих рыб в затемненной лаборатории, чтобы свет не повредил флуоресцентный краситель.
Команда обнаружила флуоресцентно меченные стволовые клетки нервного гребня в тех местах, где у осетровых формировались костные клапаны. Затем они использовали другую методику для выделения остеобластов — клеток, формирующих костную ткань. В флуоресцентных клетках развивающихся клапанов рыб были обнаружены генетические особенности, связанные с дифференцировкой остеобластов, что убедительно доказывает, что костеобразующие клетки действительно возникают из клеток главного нервного гребня.
В сочетании с результатами исследования 2017 года о роли клеток нейронного гребня в формировании дентинного хряща данная работа демонстрирует, что стволовые клетки нейронного гребня действительно ответственны за формирование костно-кожного хряща, обеспечившего эволюционный успех позвоночных рыб.
Эксклюзивный перевод
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
