Диссертация (1145742), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Заметим, что сравнение телобластическогороста у этих двух дальнеродственных групп первичноротых животных не оставляетсомнения в независимости эволюционного приобретения этого признака (Scholtz, 2002;Hunnekuhl, Wolff, 2012).48Каждая первичная бластная клетка у клителлят претерпевает ряд стереотипныхделений, в результате чего образуется отдельный мезодермальный компартмент(Shimizu, Nakamoto, 2001). Клон одной первичной бластной клетки у пиявок являетсяматериалом мезодермы отдельного сегмента тела (если определять его границыдиссепиментами). Поскольку ганглии нервной системы у пиявок находятся впротивофазе с мезодермальными компартментами, можно также сказать, что клонодной бластной клетки в мезодермальной полоске формирует два полусомитасоседних сегментов (если определять их границы по нейральным зачаткам).
В любомслучае следует признать, что метамеризация мезодермы у Clitellata происходит насамых ранних этапах ее развития. По предположению некоторых исследователей(Shimizu, Nakamoto, 2001), уже в момент отделения от мезотелобласта первичнаябластная клетка обладает полярностью и сегментной идентичностью, что говорит овысокой степени автономности развития мезодермального зачатка клителлят.Автономность развития мезодермы подтверждается в экспериментах поудалению соседствующих тканей. В частности у олигохет в отсутствие 2d (клеткиродоначальницы всей эктодермы сегментов) клеточные процессы, ведущие ксегментации мезодермы, происходят сходным образом с таковыми у интактныхзародышей (Goto et al., 1999b). Однако у пиявок в таких экспериментах сегментациямезодермы не происходит (Blair, 1982).
Этот факт связывают с тем, что в развитиипиявок существует тенденция к утрате метамерного строения, примером которойслужит разрушение септ между сегментами (Shimizu, Nakamoto, 2001).Другим интересным фактом развития мезодермы у клителлят являетсязависимость сегментации эктодермы от сегментации подлежащего мезодермальногозачатка. И у олигохет, и у пиявок при удалении мезодермальных телобластов непроисходит метамеризации эктодермальных покровов (Blair, 1982; Torrence, 1991;Nakamoto et al., 2000).Упомянутые эксперименты свидетельствуют о ведущей роли мезодермы впроцессе сегментации у Clitellata.
Возможно, это касается и постларвального развитияполихет, у которых метамеризация мезодермы происходит раньше метамеризацииэктодермальных покровов. Однако это положение не находит подтверждения вотношении ларвального развития полихет. Вместе с тем, развитию ларвальноймезодермы полихет приписывают телобластический характер (Anderson, 1973; Shimizu,Nakamoto, 2001), что справедливо для клителлят, лишенных личиночной стадии, но не49доказано для полихет. Таким образом, сравнение морфогенеза мезодермы лишь науровне клеточных событий у полихет, с одной стороны, и у олигохет и пиявок, с другой,не дает возможности решить вопрос на сколько универсальны механизмов развитиямезодермы в разных классах аннелид. Непонятно, являются ли мезотелобласты,обладающие свойствами стволовых клеток и дающие мезодерму всех сегментов,синапоморфией аннелид (которая по-разному реализуется морфологически) или онипоявились в эволюции позднее – лишь у клителлят.1.2.2.
Соматобласт 4d и организатор у SpiraliaСоматобласт 4d и линия бластомеров, к нему приводящая, неразрывно связаныу Spiralia с эмбриональным организатором (Козин, Костюченко, 2016; Lambert, 2008).Существование организатора у моллюсков было доказано экспериментами поудалению клеток квадранта D.
У Ilyanassa obsoleta при этом нарушалось развитие нетолькопроизводныхудаленногобластомера,ноотсутствовалииорганы,происходящие из других клеточных линий (Clement, 1962). В случае удалениябластомера 3D эта ситуация изменялась при более позднем проведении операции(после определенного времени существования клетки 3D).
Так был сделан вывод отом, что 3D индуцирует в соседних микромерах определенные клеточные судьбы (Рис.11). Кроме того, в отсутствие клетки-организатора формируются радиализованные (необладающие билатеральной симметрией) личинки (Clement, 1962). Наличие взаимныхиндуцирующихсигналовмеждубудущимбластомером-организаторомианимальными микромерами было показано и для моллюсков с гомоквадрантнымспиральным дроблением (Biggelaar van den, Guerrier, 1979; Henry et al., 2006).Общепринято, что у моллюсков Ilyanassa, Patella, Lymnaea бластомероморганизатором является 3D, но некоторая активность сохраняется и у его дочернейклетки 4d (Lambert, 2008; Henry, 2014).
Отлична ситуация гастроподы Crepidulafornicata, роль организатора у которой выполняет исключительно второй соматобласт4d (Henry et al., 2006). У олигохеты Tubifex tubifex активностью организатора, повидимому, обладает совместное действие клеток – первого соматобласта 2d и второгосоматобласта 4d (Nakamoto et al., 2011). У другой аннелиды – полихеты Capitella teletaспособностьиндуцироватьклеточныесудьбыиустанавливатьвторичную(дорсовентральную) ось тела заложена в бластомере 2d, но исчезает после его деления(еще до образования третьего квартета микромеров) (Amiel et al., 2013).50Рис. 11. Спецификация квадранта D и активность эмбрионального организатора уSpiralia (по Henry, 2014).
A–D – гомоквадрантное спиральное дробление: определениелинии D зависит от взаимодействия с соседними клетками (зеленые и красные стрелкив B). A’–D’ – гетероквадрантное спиральное дробление: судьба линии D определяетсяавтономно за счет наследования материнских детерминантов (розовые точки),природа которых все еще не установлена. В обоих вариантах дробления бластомеры3D и/или 4d активны как организатор (голубая заливка), который индуктивноопределяет судьбы окружающих клеток (синие стрелки).До недавнего времени конкретные молекулярные участники эмбриональнойиндукции у спиралий оставались загадкой. Первым установленным механизмоммежклеточного взаимодействия у зародышей моллюсков стал сигналинг посредствомMAP-киназы (Lambert, Nagy, 2001).
MAP-киназный сигнальный каскад состоит из трехпоследовательно фосфорилирующих друг друга консервативных белков (Raf (MAPKKK),Mek (MAPKK), Erk (MAPK)) с киназным доменом и большого количества регуляторныхфакторов. Активированная MAP-киназа Erk (от англ. extracellular signal-related kinase), всвою очередь, фосфорилирует белки-мишени, которые принадлежат системамклеточного цитоскелета и метаболизма, пролиферации и дифференцировки, алокализуются эти эффекторы в цитоплазме, митохондриях, ЭПР и, в особенности, вядре (Plotnikov et al., 2011; Yang et al., 2013). Этот каскад дифференциальноактивируется у зародышей гастропод Ilyanassa, Patella, Tectura, Testudinalia, Haliotis,Lymnaea и хитона Chaetopleura именно на стадии, когда наблюдается взаимодействие51между клеткой 3D и анимальными микромерами (Lambert, Nagy, 2001; Lartillot et al.,2002a; Lambert, Nagy, 2003; Koop et al., 2007; Козин и др., 2013).
Первоначальновысокий уровень фосфорилированной формы MAPK обнаруживают в макромере 3D,однако в случае Ilyanassa сигнал вскоре появляется и в анимальных бластомерах, чтоговорит о распространении индукционного влияния, исходящего от организатора 3D. Сэтим согласуется и тот факт, что ликвидация макромера 3D нарушает нормальнуюактивацию MAPK в соседствующих с 3D микромерах (Lambert, Nagy, 2001).ВэкспериментахпофармакологическомуподавлениюMAP-киназногосигналинга на стадиях дробления у названных моллюсков нарушается развитие рядаструктур,вплотьдополногоповторенияфенотипаличиноксудаленныморганизатором.
Это обстоятельство приводит к выводу о том, что MAPK играетопределенную роль в приобретении D квадрантом идентичности и в обеспечении егоактивности как организатора (Lambert, 2008; Henry, 2014; Козин, Костюченко, 2016).Примечательно, что у гастроподы Crepidula самая ранняя и очень слабая активацияMAPK показана в микромерах первого квартета, еще до рождения 3D (Henry, Perry,2008). Для Crepidula и другой гастроподы с гомоквадрантным спиральным дроблениемTestudinalia testudinalis определено, что к наиболее серьезным нарушениям развитияприводит подавление фосфорилирования MAPK на стадиях до формированиямакромера3D(Козинидр.,2013).Возможностьсуществованияраннихвзаимодействий, детерминирующих D квадрант, между макромерами и микромерамиактивно обсуждается в последнее время (Gharbiah et al., 2014; Henry, 2014).
Такжестановится очевидным, что каскад MAPK – не единственный путь межклеточнойкоммуникации, участвующий в определении клеточных судеб и осей тела в ходераннего развития у спиралий (Козин и др., 2013; Gharbiah et al., 2014; Pruitt et al., 2014).Важно отметить, что у полихеты Hydroides активация MAPK была выявлена не вмакромере 3D, а в соматобласте 4d (Lambert, Nagy, 2003). Выбивающимся изописанного ряда спиралий является случай червя Capitella teleta, фосфорилированнаяформа МАР-киназы у которой появляется вокруг бластопора относительно поздно – впериод гаструляции (Amiel et al., 2013). Поскольку имеющиеся на сегодняшний моментданные говорят о заметных отличиях в работе МАР-киназного сигналинга у разныхвидов, первоочередная задача состоит в получении репрезентативной картины сиспользованием большего числа объектов.
Безусловно, это будет способствовать52пониманию эволюции и степени консерватизма механизмов определения клеточныхсудеб и осевых отношений в развитии Spiralia.1.2.3. Экспрессия молекулярно-генетических маркеров – возможных детерминантовразвития мезодермы аннелид и моллюсковПомимо исключительно мезодермальных маркеров Twist и Mox (см.
разделы1.1.4 и 1.1.5) у представителей Spiralia был выявлен целый ряд генов с доменамиэкспрессии в мезодермальных зачатках. Условно эти гены можно разделить на тригруппы:бластопоральные/мезэнтодермальные гены (FoxA, Goosecoid, Brachyury,GATA);маркеры клеток половой линии и мультипотентных/стволовых клеток(гены GMP (germline multipotency program) Vasa, Piwi, Nanos);гены сегментации (Delta, Notch, Hairy, Evx, Runx).У широкого круга животных гомологи ТФ FoxA, Goosecoid, Brachyury, GATA чащевсего экспрессируются в районе центра гаструляции (бластопора) в клетках синтестинальной и/или мезодермальной судьбой. У полихет Hydroides, Capitella ибазальных аннелид Themiste (Sipunculida), Chaetopterus гомологи гена FoxA (“Forkheadbox” A) начинают экспрессироваться с ранних стадий эмбриогенеза в вегетативныхбластомерах (Arenas-Mena, 2006; Boyle, Seaver, 2008; Boyle, Seaver, 2010).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
