Два прозрачных червя проливают свет на эволюцию

Два вида круглых червей сохранили поразительно схожие паттерны включения и выключения генов, несмотря на то что разделились от общего предка 20 миллионов лет назад.

Ключевой вывод: Паттерны экспрессии генов оставались неизменными (консервированными), когда изменение могло затронуть многие типы клеток. Когда же экспрессия генов расходилась между двумя червями, изменения чаще происходили в специализированных типах клеток.

Детали исследования

• Объекты: Почвенные нематоды Caenorhabditis elegans и Caenorhabditis briggsae.
• Сходства: Оба вида небольшие (~1 мм), прозрачные, состоят из ~550 клеток во взрослом состоянии и имеют почти идентичный план тела и типы клеток (почти 1:1), несмотря на 20 млн лет эволюции.
• Метод: Учёные сравнили экспрессию генов в каждом типе клеток на разных стадиях эмбрионального развития с помощью single-cell RNA sequencing. Этот метод измеряет уровни матричной РНК (mRNA), что указывает на активность генов.
• Период наблюдения: От стадии эмбриона в 28 малодифференцированных клеток до формирования большинства типов клеток (процесс занимает ~12 часов).

Результаты и интерпретация

• Консервация: Паттерны экспрессии в клетках, отвечающих за базовые функции (мышцы, кишечник), как правило, сохранялись.
• Дивергенция: Паттерны экспрессии в более специализированных клетках (например, нейронах, участвующих в восприятии среды) чаще расходились.
• Цитата ведущего автора, Кристофера Ларджа: «Гены, связанные, например, с нейронной функцией, по-видимому, дивергируют быстрее — возможно, потому что изменения были необходимы для адаптации к новым средам, но пока это предположение».
• Неожиданность: Изменения в экспрессии генов, по-видимому, не влияли на общий план тела червей.
• Открытый вопрос: Пока неясно, были ли наблюдаемые различия результатом эволюционной адаптации или случайного генетического дрейфа.

Значение: Это первое исследование, позволившее сравнить развитие на уровне каждой отдельной клетки у двух разных организмов. Этот подход открывает путь для изучения многих нерешённых вопросов об эволюции.

Исследование опубликовано в журнале Science.