Биологи МГУ и СПбГУ впервые детально изучили и охарактеризовали морфологические и молекулярные преобразования в органах пищеварения у форонид в течение всего их жизненного пути. Использование широкого спектра современных методик позволило выявить трансформации строения органов пищеварения вплоть до уровня ультраструктуры, говорится на сайте московского учебного заведения.
Большинство известных организмов, включая человека и подавляющее число животных, принадлежат к группе билатерий — многоклеточным существам с характерной двусторонней симметрией. Это значит, что тело таких существ легко делится на две части — правую и левую, каждая из которых является зеркальным отображением противоположной стороны. К билатериям относится особый класс морских обитателей — форониды, чьи организмы тоже демонстрируют такую особенность строения.
Форониды интересны тем, что на протяжении своего жизненного пути они переживают радикальные метаморфозы, проходя стадии столь отличающиеся одна от другой, что трудно поверить, будто речь идет об одном и том же животном. Несмотря на разнообразие форм, общим признаком всех билатерий, включая форонид, остается активность определенных генетических элементов в формировании задненаправленных структур тела. В частности, гены группы Hox (Post2) и ParaHox (Cdx) играют ключевую роль в развитии тканей заднего конца тела.
Экспрессия гена Cdx наблюдается преимущественно в районе задней кишки, причем считается, что изначальное предназначение этого гена связано с организацией структуры кишечного тракта и нервных волокон. Именно этот процесс позволяет организму биологически определить положение будущих органов относительно общей схемы тела. Хотя механизмы активности указанных генов достаточно хорошо изучены среди большинства билатерий, подробных сведений о работе Cdx и Post2 у форонид, обладающих уникальным циклом превращений, долгое время не существовало.
Используя методы оптической и электронной микроскопии, отечественные ученые получили детальное представление о преобразованиях пищеварительной системы форонид. Оказалось, что переход от простого линейного кишечника личинки к U-образному расположению у молодых особей сопровождается появлением новых участков кишечника и глубокими изменениями клеточной архитектуры. Помимо этого, выяснилось, что клетки задней кишки меняют свои функциональные особенности: у личинок они заняты поглощением питательных веществ, тогда как у юных особей начинают формировать и выводить наружу своеобразный фекальный шнур.
Методы молекулярной биологии позволили установить, что маркеры, определяющие формирование задней части тела, остаются активными даже при значительном изменении формы животного. Ген Cdx активно работает вдоль всей длины задней кишки на ранних этапах развития. По мере созревания его экспрессия ослабляется, оставаясь лишь в области ануса и прилегающей полости у взрослых особей. Ген Post2, изначально проявляющий себя в двигательной структуре личинки (локомоторном аппарате, называемом телотрохом), также утрачивает свое присутствие там после исчезновения телотроха и сосредотачивается исключительно в зоне анального отверстия, подобно Cdx.
Полученные данные помогают приблизиться к пониманию ключевых вопросов происхождения и раннего этапа эволюции билатерий. Они позволяют реконструировать внешний вид и устройство тела их общего древнего предка.Ранее биологи наблюдали необычное поведение куколок насекомых.