ИСТИНА

В середине 1990-х гг. в области эволюционных исследований возникло новое направление ‒ эволюционная биология развития или evo-devo. В данной области широко принято представление о том, что сигнальные каскады и гены-инструменты, участвующие в регуляции ключевых процессов развития, таких как становление главных осей тела, спецификация зародышевых листков и индукционные механизмы очень консервативны у разных групп животных (Shubin et al., 2009). В тоже время, согласно другим данным, сигнальные пути являются крайне пластичными. Даже потеря в эволюции генов ключевых компонентов сигнальных каскадов не является ограничением для процесса, в котором участвовал потерянный ген. Например, нарушениями работы компонентов BMP-Chordin сигнального каскада, который отвечает за спецификацию дорзо-вентральной оси у большинства билатеральных животных, пытаются объяснить радиально-симметричный план строения книдарий из группы Medusozoa, в то время как книдарии из группы Anthozoa с полностью функциональным BMP-Chordin каскадом имеют билатеральный план строения (Genikhovich and Technau, 2017). Однако имеются свидетельства того, что исчезновение в эволюции центральных компонентов BMP-Chordin каскада, в частности белка Chordin, не нарушает формирование дорзовентральной оси, как наблюдается у пиявки Helobdella (тип Annelida) (Kuo and Weisblat, 2011) или осы Nasonia (тип Arthropoda) (Özüak et al., 2014). Причем пиявка и оса решают проблему потери Chordin при становлении дорзовентральной оси по-разному. Также, белок Bicoid имеющий ключевую роль в регуляции развития передних сегментов тела у плодовой мушки Drosophila отсутствует у жука Tribolium и осы Nasonia. У этих видов артропод для установления градиента, определяющего передне-заднюю ось, используются другие белки (Schröder, 2003; Lynch et al., 2006). Представленные исследования показывают, что исключительно редукционистский подход к изучению развития животных не позволит выявить универсальные принципы регуляции этого процесса. Понимание этого факта важно не только для развития фундаментальной науки, но и прикладной. Например, изучение механизмов разметки нервной трубки на области разных прогенеторных нейронов в большинстве исследований проводят на модели развития курицы. Полученные на курице результаты экстраполируют на всех позвоночных животных, считая, что выявленные закономерности являются архетипическими для всех позвоночных. Эти данные пытаются даже применять при исследовании регенерации спинного мозга млекопитающих (Demers et al., 2016). Нами же было показано, что механизмы индукции разметки нервной трубки принципиально различаются у птиц и млекопитающих, несмотря на то, что конечный результат развития не отличается (Kremnyov et al., 2018). Яркие результаты были получены при исследовании дифференцировки эндодермальных производных у нематоды C. elegans. Исследователи показали, что сигнальные каскады, участвующие в регуляции развития кишечника, различаются у разных природных изолятов одного и того же вида нематоды C. elegans (Cleuren et al., 2019). Например, у одного изолята функционирование такого консервативного гена как Wnt является критичным для развития кишечника, у других изолятов Wnt является несущественным. Данное исследование является ярким примером того, что многие биологические признаки - это результат работы не одного, а нескольких генов, которые взаимодействуют друг с другом сложным образом, образуют сети и приводят к одному из возможных результатов, проявляя свою пластичность. Вероятно, этот феномен проявляется в медицине, когда два человека с одним и тем же заболеванием или унаследовавшие одну и ту же генетическую мутацию, часто проявляют разные симптомы или по-разному реагируют на лечение. Наш обзор позволит читателям по-другому взглянуть на концепцию «консервативности» молекулярных механизмов развития животных в эволюции. Аналогичного обзора научных результатов в мировой литературе еще не было.

Заявителем проекта является старший научный сотрудник кафедры эмбриологии биологического факультета МГУ им. Ломоносова – Кремнёв Станислав Валерьевич. Работа Кремнёва С.В. находится в области эволюционной биологии развития. Кремнёвым С.В. была выявлена диверсификация молекулярной разметки нервной трубки у позвоночных (Kremnyov et al., 2018), выяснены механизмы определения лево-правой асимметрии тела личинок иглокожих (Tisler et al., 2016), выявлены молекулярные сигнальные пути, участвующие в определении типа колонии текатных гидроидных полипов (Bagaeva et al.,2019), а также описаны клеточные механизмы морфогенеза отдельных частей колоний гидроидных полипов (Kupaeva et al., 2018). Кремнёвым С.В. с соавторами был собран de novo и проанализирован референсный транскриптом D. pumila (Kupaeva et al., 2019). Широкая квалификация Кремнёва С.В. позволит наиболее полно и глубоко осветить современное состояние и нерешенные вопросы заявленной темы «Эволюционная и индивидуальная пластичность консервативных сигнальных путей в развитии разных групп животных».