batrachospermum (batrachospermum) wrote,
batrachospermum
batrachospermum

Categories:

Батрахоспермум № 13(75) - Причеши червей!



В процессе идентификации личности или видовой принадлежности по ДНК, выделенной из шерсти, специалистам приходится иметь дело с многочисленными фрагментами ДНК, не несущими какой-либо функциональной нагрузки. В целом они не сильно влияют на результат, человеческий волос редко когда принимают за шерсть овцебыка или дельфина, однако этих фрагментов довольно много, и они считаются мусорными. До недавнего времени им не уделяли особого внимания, но наконец ученые из разных стран мира проделали масштабную работу по анализу этих «лишних» последовательностей из ДНК волос млекопитающих 78 видов, обитающих в разных частях света и принадлежащих всем основным группам класса (однопроходные, сумчатые, плацентарные).

Результат оказался отчасти предсказуемым – у всех зверей нашлись общие «мусорные» последовательности, которые отсутствовали у представителей современных рептилий и птиц, взятых для сравнения. Однако кое-что было настолько неожиданным, что многие причастные ученые потеряли дар речи (и выбыли из исследования, поскольку не смогли написать отчеты): эти последовательности оказались очень похожи на те, что имеются в некоторых генах круглых червей! В частности, в гене, отвечающем за паразитизм. Ближе всего в этом плане оказались гены нематод из отряда Trichocephalida, в который входят в основном паразиты млекопитающих, например, коварный гельминт власоглав, паразитирующий в толстой кишке человека.


Власоглав (Trichuris trichiura) – круглый червь, вызывающий трихоцефалез. Фото: Mgr. Libor Mikeš

«Червяковые последовательности ДНК обнаруживаются только в волосах млекопитающих, – подчеркивает генетик Пантелеймон Ромполас из Йелльского университета (США), один из соавторов исследования. – Ни в клетках кожи, ни в крови, ни в эпителии ануса ничего подобного мы не нашли, за исключением одного случая, когда проводили амплификацию взвеси из заднего прохода молодого койота. Как выяснилось, он был заражен анальным глистом и ДНК червя случайно попала в мазок».

Но как эти последовательности попали в ДНК шерсти млекопитающих? Ученые советуют не спешить с выводами, в своей статье в журнале Science они всего лишь докладывают о самом факте присутствия «чужой» ДНК в волосах. Тем не менее за кулисами научной прессы высказывается предположение, которое в случае подтверждения перевернет наши представления о происхождении волосяного покрова у млекопитающих. «Это просто химера какая-то! – говорит Абаба Мкубунте, паразитолог из Университета Бамако (Мали). – Складывается впечатление, что волосы когда-то были круглыми червями, паразитировавшими в коже звериных предков!»

По предварительным данным, отделение этих гипотетических гельминтов от ветви нематод-трихоцефалид произошло около 200 млн лет назад, в начале юрского периода. Самое же раннее палеонтологическое свидетельство наличия шерсти – это полуводный родственник млекопитающих Castorocauda lutrasimilis, живший 164 млн лет назад (средняя юра), его останки вместе с отпечатками шерсти были найдены в 2004 году в Китае.


Castorocauda lutrasimilis. Иллюстрация: Nobu Tamura

Несколько десятков миллионов лет выглядят достаточным сроком, чтобы паразитизм перерос в крепкую симбиотическую дружбу червей и предков млекопитающих. «Возможно, на каком-то этапе у предков зверей повысилась толерантность организма к домогательствам нематод, расселявшихся по всему телу, а потом они внезапно получили еще и преимущество от торчащих из кожи хвостиков: сохранение тепла, защита от травм, – спекулирует Мкубунте. – Черви дали своим хозяевам настоящий ароморфоз! А сами в процессе совместной эволюции все больше и больше теряли самостоятельность, в конце концов превратившись в постоянных сожителей. Но чтобы воспроизводиться из поколения в поколение вместе с хозяином, должен был случиться горизонтальный перенос генов от одного вида к другому, что превратило наших предков, по сути, в трансгенных животных! То, что это однажды произошло и смогло сохраниться в популяции, – это чудо эволюции!»

Волос действительно похож по строению на червя: и тот и другой – трехслойные. Снаружи у обоих кутикула, выполняющая защитную функцию. Под кутикулой у паразитического червя имеется гиподерма, в которой клетки не имеют границ (т.е. это плазматическая масса с ядрами, или синцитий), а также тяжи мышц. Все это волосу ни к чему – двигают его мышцы в коже хозяина, так что вместо мышц у него кортекс из удлиненных мертвых клеток, придающих прочность и эластичность, там же содержатся пигменты. Наконец, червь имеет внутренние органы эндодермального происхождения, от которых у волоса осталось лишь мозговое вещество (медула), в котором часты пустоты. Предназначение этой медулы науке неизвестно, предположительно оно служит для проведения питательных веществ к кортексу и кутикуле – ну прямо как кишка червя проводит пищу!


Поперечный срез самки нематоды. Большая часть всей этой фигни волосу не нужна, поэтому его срез выглядит так:


Это вовсе не означает, что телесные слои у нематод и волос гомологичны друг другу. После «химеризации» слои червя вполне могли начать замещаться в эмбриогенезе эктодермальными образованиями хозяина, но клетки при этом выстраиваются в соответствии с информацией о строении червя, как по чужеродной матрице. Вот эта матрица, возможно, и зашифрована в этих таинственных остатках нематодных генов. Однако это все еще только предстоит проверять.

«Если посмотреть на анатомию волоса, можно увидеть, что его основание расширяется книзу, точно когда-то тут была голова червяка, раскрывшая рот, чтобы присосаться к кожной дерме с кровеносными сосудами, и сосать из них питательные вещества! – говорит доктор Мкубунте. – Похоже, придется теперь по-новому взглянуть на то, как формируются и работают волосы, на их взаимодействие с окружающими тканями, прежде всего с волосяным фолликулом, железами, волосяным сосочком. Эта маленькая почка – волосяной сосочек – удивительная штука сама по себе, он контролирует волос, без него нет жизни волосу. Как он появился в эволюции в контексте взаимодействия с симбиотическим червем? Многое еще нужно прояснить».


Анатомия кожи с волосами. Не правда ли, они напоминают паразитических червячков, запертых эволюцией в коже хозяина?

Другой вопрос: почему только в волосах обнаруживаются чужеродные последовательности, если геном единообразен для всех клеток тела животного, ведь все они происходят от одной-единственной зиготической клетки, получившейся от слияния мужской и женской гамет? «Скорее всего, эти фрагменты претерпевают уничтожение на ранних этапах развития во всех зачатках будущих органов, кроме тех, из которых появляются волосы, – предполагает Пантелеймон Ромполас. – Какой именно биохимический фактор и кодирующий его ген запускают лизинг ДНК, связанной происхождением с нематодами, и на какой стадии эмбриогенеза, – это то, что сейчас пытается выяснить наша научная группа».

Также исследователи говорят о необходимости сравнить разные типы волос, посмотреть на генетический состав кошачьих усиков, девичьих ресниц и моноброви. «Мы уже выдрали вибриссу у льва, пока он спал, – предупреждает о серьезности своих намерений Абаба Мкубунте. – Сейчас мы проводим с ней ПЦР. Впрочем, есть большая вероятность, что эти чувствительные органы появились в эволюции гораздо раньше шерсти и независимо от червей. Например, развились на основе боковой линии рыбного предка».



Конечно же, нам уже интересно, а не живут ли наши волосы полноценной жизнью? Успешно размножаются в богатой тестостероном среде, двигаются самостоятельно, уходят по собственному желанию, вызывая алопеции, или мигрируют из одного участка тела в другой. Можно ли их разводить отдельно от хозяев и этично ли их стричь? Ученые только в самом начале пути, но со временем они найдут ответы.

По материалам: Hair for Life, Scientific American
Научная статья: Science (Deschene et al., 2014)

[Данная статья является первоапрельской шуткой. Ваши волосы вовсе не произошли от паразитических червей. Они произошли от биссуса моллюсков!]
Tags: Батрахоспермум, беспозвоночные
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 7 comments