Исследование: Редкая глубоководная морская звезда застряла в ювенильном плане строения тела

Учёные, объединив эмбриологические наблюдения, генетическое секвенирование и суперкомпьютерные вычисления, установили, что группа небольших дискообразных животных, ранее считавшихся представителями нового класса, на самом деле является морскими звёздами, утратившими крупную звездообразную взрослую стадию в своём жизненном цикле.

В статье для журнала Systematic Biology Дэниел Дженейс, вычислительный биолог из Университета штата Огайо (OSU), использовал компьютерные системы Центра суперкомпьютерных вычислений Огайо (OSC), чтобы подтвердить свою позицию: присвоение Xyloplax статуса отдельного класса не отражает их эволюционной истории.

"Хотя Xyloplax не представляет новый класс, теперь это ещё более интересное животное, поскольку является редким примером того, как естественный отбор может формировать весь жизненный цикл. Пропустив крупную взрослую стадию, Xyloplax нашёл способ выживать в щелях и трещинах затонувших деревьев на глубоководном дне".

Исследователи изучают иглокожих — морских звёзд, морских ежей и их близких родственников — в рамках проекта Национального научного фонда США (NSF) "Assembling the Tree of Life". Анализы "древа жизни" требуют больших вычислительных мощностей, которые обеспечивает флагманская система OSC — 9500-узловой кластер IBM 1350 Opteron "Glenn Cluster".

Учёные проанализировали генетические и анатомические данные, сравнив Xyloplax с 86 видами, представляющими основные линии пяти современных классов иглокожих (голотурии, морские ежи, морские звёзды, офиуры и морские лилии). Они применили несколько аналитических методов для поиска общих мутаций и анатомических изменений.

Результаты представлены в виде филогенетического дерева — наиболее обоснованной гипотезы о том, как Xyloplax эволюционировал от других иглокожих.

Ранние молекулярные исследования Xyloplax были ограничены, так как образцы 1980-х годов фиксировались в растворе, разрушающем ДНК. Недавно собранные в северо-восточной части Тихого океана образцы были сохранены в этаноле. Это позволило отсеквенировать несколько генов Xyloplax. Новые образцы также включали несколько вынашивающих самок с эмбрионами, что дало беспрецедентный взгляд на раннее развитие существа.

Дженейс и коллеги предполагают, что Xyloplax отличается от других морских звёзд тем, что является прогенетическим — у него редкий, укороченный жизненный цикл, при котором у взрослой особи сохраняются черты ювенильных стадий. Например, лучи морской звезды обычно растут аксиально, как спицы колеса, по мере развития от молоди к взрослой особи, тогда как Xyloplax растёт по окружности, как само колесо, и никогда не развивает лучей.

"Независимо от метода или схемы выборки данных, наши результаты показывают, что Xyloplax эволюционировал из морских звёзд. Xyloplax — это просто маленькая морская звезда со странным планом строения тела и средой обитания, настолько странным, что многие не могли признать её морской звездой, пока мы не расшифровали её геном и развитие".