Ученые из Центра геномного регулирования в Барселоне опубликовали в Nature Ecology and Evolution атлас регуляторных элементов морской анемоны Nematostella vectensis, раскрывающий, как клетки с одинаковым геном превращаются в разные ткани — от нервных до мышечных — и при этом сохраняют согласованность работы организма.
Ранее такие карты создавались только для мышей или плодовых мушек. Теперь впервые получена целостная картина у книдарий — одной из древнейших групп животных, появившейся более полумиллиарда лет назад и включающей медуз, кораллы и анемоны. Исследователи описали не сами гены, а участки генома, которые управляют их включением и выключением, показывая, как формируется клеточная идентичность.
Атлас охватывает 60 тысяч клеток — 52 тысячи из взрослых животных и 7 тысяч из эмбриональной гаструлы. Это позволило составить каталог из 112 728 регуляторных элементов, что впечатляет для генома Nematostella размером около млн элементов ДНК. По масштабу карта сопоставима с известными атласами плодовой мушки Drosophila, хотя она появилась сотни миллионов лет позже.
Сравнение клеток по активности регуляторных элементов оказалось информативнее, чем по генам. Два типа мышечных клеток, похожих по форме и функциям и использующих почти одинаковые гены, происходят из разных эмбриональных слоев и управляются разными регуляторными сетями. Гены показывают, что делает клетка, а регуляторная ДНК рассказывает, откуда она берется и как развивается.
Особое внимание привлекают книдоциты — уникальные клетки анемон и медуз с микроскопическими «гарпунами» для захвата добычи и защиты. Данные показали, что разнообразие клеток формировалось не через изменения самих генов, а через перестройку регуляторных переключателей. Это объясняет, как сложные типы клеток могли появиться на ранних этапах эволюции животных.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что простейшее животное способно сложиться, как оригами.
