Головоломка: почему у морской звезды пропали туловище и конечности

Исследователи из Стэнфордского университета, Калифорнийского университета в Беркли и компании Pacific BioSciences пришли к выводу, что тело морской звезды представляет собой измененную голову, а все остальные части были утеряны с течением эволюции. С подробностями – научный обозреватель Николай Гринько.

Фото: 123RF/telas1020

Один из персонажей мультсериала "Губка Боб Квадратные Штаны" – Патрик Стар, морская звезда в ярких шортах. Два из пяти его лучей – это ноги, еще два – руки, а один оставшийся – голова. Люди склонны наделять окружающие объекты антропоморфными чертами, и морские звезды часто представляются нам чем-то вроде забавных человечков, лежащих на дне, расставив конечности в стороны. Правда, с тем, какой именно из лучей считать головой, возникают трудности – все они равноправны.

Морские звезды принадлежат к иглокожим, так же как, например, морские ежи, офиуры (змеехвостки) и голотурии (морские огурцы). Размеры этого типа существ варьируются от нескольких миллиметров до двух-трех метров, а у некоторых вымерших видов – даже до 20. Такими были, например, древние морские лилии с длинными стебельками. Помимо других черт, всех их объединяет радиальная симметрия, чаще всего пятилучевая. И это обстоятельство всегда ставило биологов в тупик.

Дело в том, что у подавляющего большинства животных отчетливо различимы головной и хвостовой концы, а линия симметрии проходит по середине тела. В итоге она разделяет его на две зеркально отраженные половины. Такая симметрия называется билатеральной. Однако у иглокожих со строением тела все совсем не так.

У этих существ пять линий симметрии, расходящихся от одной точки, а голову и хвост различить и вовсе невозможно. И это поразительно, поскольку предок иглокожих обладал обычной билатеральной симметрией, у него были и голова, и четко различимое тело. Мало того, даже личинки современных морских звезд обладают этими же признаками, а вот взрослые животные полностью теряют их.

До сих пор существовало мнение, что иглокожие по неизвестным причинам в процессе эволюции полностью редуцировали голову, оставив только тело, ставшее симметричным по пяти направлениям. Международная группа биологов решила проверить эту теорию: использовав метод, который называется РНК-томографией, была построена трехмерная карта экспрессии генов морских звезд. Она показывала, где именно информация от того или иного участка ДНК преобразуется в функциональный продукт – РНК или белок.

Фото: 123RF/ellensmile

Проследив эти пути, биологи пришли к ошеломительному выводу: генные сигнатуры, связанные с развитием головы, у морских звезд расположены практически по всему телу. При этом экспрессия участков ДНК, кодирующих туловище и хвост, практически отсутствует. Другими словами, это отдельно живущая голова, потерявшая тело за миллионы лет эволюции.

"Создается впечатление, что у морской звезды полностью отсутствует туловище, и ее лучше всего описать как просто голову, ползущую по морскому дну", – сказал один из участников исследования, биолог-эволюционист из Стэнфордского университета Лоран Формери.

Осталось только понять, для чего иглокожим понадобилась столь радикальная перестройка. Возможно, избавившись от туловища, они смогли использовать незанятую экологическую нишу – морское дно. Но какие именно преимущества дал отказ от лап, хвоста и всего остального – никто не понимает.

Впрочем, если бы мультипликаторы, создававшие "Губку Боба", знали о результатах этого исследования, они все равно не нарисовали бы Патрика в виде головы, ползущей по дну лицом вниз.

Хотя…