28.06.2012

Эволюция мышц началась с губок

Первые компоненты мышц возникли ещё до того, как у животных появилась первая ткань. Сократительные элементы начали возникать одновременно с многоклеточностью, и впоследствии разные группы организмов по-разному решали проблему создания полноценной мышечной клетки.

Животные бегают, летают и плавают благодаря мышцам, так что не будет преувеличением сказать, что эволюция стала возможна с появлением мышечной клетки. Структура такой клетки и сократительный механизм изучены подробнейшим образом, особенно у позвоночных, но вот история развития мышц остаётся во многом таинственной. Исследователи из Венского университета (Австрия) вместе с коллегами из Германии и Австралии попробовали понять, как у живых организмов появилась мышечная клетка, и пришли к выводу, что это случилось раньше, чем было принято считать.

Основными методами исследования были сравнение геномов разных групп животных и анализ активности генов. Один из главных элементов мышц — сократительный белок миозин. В статье, опубликованной в журнале Nature, авторы сообщают, что ген современного миозина, которым пользуются позвоночные, возник благодаря удвоению какого-то предкового гена — а следовательно, этого предка (или его следы) можно было бы найти в геноме более древних существ.

Учёным удалось обнаружить этот древний миозин у беспозвоночных губок, которые не имеют настоящих мышц и вообще не обладают сколько-нибудь дифференцированными тканями.

Миозин помогает губкам регулировать проток воды через их тело: они живут за счёт фильтрации пищи из окружающей воды. То, что сократительный мышечный белок вовсе не обязательно сопровождает сформированную мышечную клетку, говорит в пользу более раннего начала мышечной эволюции, начавшейся задолго до появления позвоночных. По смелому предположению авторов исследования, первые элементы мышц могли появиться едва ли не у одноклеточных организмов, а в составе многоклеточного они получили полную свободу самореализации.

При этом мышечные элементы, по-видимому, возникали у древнейших животных неоднократно и впоследствии развивались у разных групп независимо друг от друга. К такому выводу авторы работы пришли, изучив сократительные клетки и геном стрекающих кишечнополостных, к которым относятся актинии и медузы. Из-за того что их сократительный аппарат похож на устройство мышц у позвоночных, долгое время считалось, что мышечные клетки тех и других произошли от одного предка. Но более внимательный анализ показал, что при наличии необходимого миозина у медуз и актиний отсутствуют некоторые отличительные особенности мышечных клеток позвоночных и вообще всех двусторонне-симметричных животных. То есть мышечные элементы начали возникать ещё на границе одноклеточности и многоклеточности, и впоследствии разные группы многоклеточных сами, независимо от других, решали, как им из этого материала организовать полноценную сократительную клетку.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА