В ответ на изобилие пищи крошечные актинии отращивают новые щупальца

Команда ученых из Европейской молекулярно-биологической лаборатории (European Molecular Biology Laboratory) в Гейдельберге и Института медицинских исследований имени Джеймса Стоуэрса (Stowers Institute for Medical Research) в Канзас-сити выяснила, почему у миниатюрного вида актиний число щупалец может быть разным. Как оказалось, их количество определяется доступностью пищи.

Размер актиний Nematostella vectensis не больше ногтя, их родина — атлантическое побережье США и Канады, откуда они распространились также на тихоокеанское побережье. В Старом Свете эти актинии были замечены в двух точках на берегах Восточной Англии и на острове Уайт. В отличие от большинства своих родственников, этот вид ведет роющий образ жизни. Актиния обитает в донных осадках ниже уровня прибоя. Она выставляет наружу свои щупальца, которыми ловит разнообразных мелких беспозвоночных. Поскольку этот вид научились разводить в условиях лаборатории, он в последние тридцать лет стал основным объектом экспериментов по биологии актиний.

С щупальцами была связана загадка Nematostella vectensis. Их число непостоянно. Минимальное количество щупалец — четыре, в среднем их обычно четырнадцать, но у отдельных особей их число доходит до двадцати четырех. Айссам Икни (Aissam Ikmi) и сотрудники его лаборатории, занимаясь другим вопросом, вырастили у себя более тысячи актиний и заметили связь между обилием корма и числом щупалец. Тогда они стали изучать это специально и подтвердили свое первоначальное наблюдение. Обычно для появления зачатков новых щупалец требуется пять дней, и еще столько же, чтобы они достигли нормальной длины. Если пища становится менее обильной, рост щупалец замедляется.

Движущей силой роста щупалец служит клеточный сигнальный путь, который связывает потребление пищи с процессами развития. Он связан с ферментом, который называется «мишень рапамицина» (target of rapamycin) и имеется у различных животных, растений и даже у дрожжей. Действие фермента блокируется антибиотиком рапамицином. Отключив фермент у актиний, исследователи обнаружили, что появление новых щупалец прекратилось, сколь бы обильным ни был корм.

Изучая развитие щупалец, Айссам Икни и его коллеги также обнаружили, что механизм появления первых четырех щупалец и всех последующих отличаются. Они выявили ген, определяющий рост новых щупалец, и отключили его при помощи CRISPR-Cas9. У подопытных актиний нормально развивались четыре щупальца, но не возникало ни одного дополнительного.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.