Круглый червь Pristionchus pacificus развивает разные типы рта в зависимости от условий среды
Под микроскопом Ральфа Зоммера круглый червь Pristionchus pacificus атакует другого червя Caenorhabditis elegans, разрывает его покровы и поедает содержимое. Ключевое преимущество Pristionchus — развитые зубообразные структуры (дентикулы).
Биологи из Института биологии развития Общества Макса Планка в Тюбингене исследовали не сам способ охоты, а механизм развития ротового аппарата червя. Гилберто Бенто и Акира Огава из команды Зоммера обнаружили, что форма рта определяется условиями среды на личиночной стадии:
- При обилии бактерий (основной пищи) развивается узкий рот с мелкими зубцами.
- При нехватке пищи или высокой плотности популяции развивается широкий рот с мощными зубцами.
Генетически эти особи не отличаются. Как поясняет Ральф Зоммер, директор департамента эволюционной биологии, экологические факторы в чувствительную фазу развития личинки запускают специфический сигнальный путь. Его активирует как дефицит пищи, так и высокие концентрации феромона, сигнализирующего о перенаселении.
Этот путь уже был известен: гормон дафахроновая кислота и его рецептор также отвечают за переход личинки в покоящуюся стадию (дауэр) при неблагоприятных условиях. Эволюция «переиспользовала» (кооптировала) существующий сигнальный путь для формирования альтернативной структуры рта.
По словам Зоммера, диморфизм рта демонстрирует два эволюционных принципа:
- Экономность (кооптация): повторное использование уже существующих сигнальных путей в новом контексте.
- Потенциал для эволюции: наличие альтернативных структур тела — это путь к постоянным изменениям. Для закрепления новой формы рта в эволюции достаточно генетически «отвязать» её контроль от зависимости от среды.
Учёные полагают, что широкий рот даёт преимущество в природе, возможно, для хищничества или потребления грибов, что и позволило этому признаку закрепиться.
Опубликовано в: Nature (1 июля 2010 г.)