Новое исследование проливает свет на эволюцию светочувствительных систем

Исследователи из Университета Цукубы (Япония) обнаружили, что личинки морских ежей меняют направление плавания при воздействии яркого света из-за влияния света на нейронные пути, отвечающие за движение вперед. Это открытие может дать представление об эволюции светочувствительных тканей и органелл у многоклеточных животных.

Обычно системы реакции на свет включают комбинацию фоторецепторов, компонентов нервной системы и органов-эффекторов (чаще всего мышц). У микроскопических водных организмов роль эффекторов играют реснички (цилии). Предполагается, что ресничные реакции развились раньше мышечных в эволюции вторичноротых животных, но они настолько незаметны, что их сложно идентифицировать.

«Ресничные реакции на свет у вторичноротых изучены плохо, возможно, потому что мышечная активность более очевидна, — объясняет ведущий автор исследования профессор Сюнсукэ Ягути. — Планктонные личинки морских ежей передвигаются в основном с помощью ресничек, а не мышц, что дает редкую возможность исследовать такие реакции».

Метод и результаты

• Исследователи облучали личинок разных видов морских ечей ярким светом в чашках с морской водой и наблюдали за их поведением под микроскопом.
• До облучения личинки оставались у поверхности воды.
• После воздействия света личинки немедленно опускались вниз, а некоторые начинали плыть назад.
• Аналогичное поведение наблюдалось у нескольких видов, что указывает на распространенность этой реакции среди морских ежей.
• Для визуализации и количественной оценки реакции в воду добавляли диатомовые водоросли. Движение этих одноклеточных организмов отражало изменения тока воды, вызванные биением ресничек личинок, подтверждая наличие функционального ресничного ответа.

Поскольку реснички присутствуют на клетках тканей и выполняют ключевые функции у большинства организмов, включая человека, идентификация этого ресничного ответа у морских ежей может быть важна для понимания механизмов поведенческих или сенсорных реакций на свет у людей. Раскрытие этих сигнальных путей проливает новый свет на эволюцию и диверсификацию светочувствительных систем.

Исследование опубликовано в журнале PLOS Genetics.