Sciencemag.cz
Doporučujeme
Hvězdice patří mezi ostnokožce, což je skupina blízká strunatcům/obratlovcům – společně spadají mezi druhoústé. A druhoústí pak samozřejmě patří do skupiny živočichů dvoustranně souměrných (bilateralia). Larvy ostnokožců jsou skutečně dvoustranně souměrné, dospělá hvězdice má ale podivnou paprsčitou pětičetnou symetrii. Vývojové biology už dlouho zajímalo, jakým částem těla třeba nás hvězdice a její „kusy“ vlastně odpovídají (s jakými našimi částmi jsou homologické třeba ramena hvězdice atd.).
Neobvyklý tělní plán vedl mnohé biology k závěru, že hvězdice možná vůbec nemají hlavu. Nyní však vědci z laboratoří Stanfordovy univerzity a Kalifornské univerzity v Berkeley došli k závěru, že je tomu právě naopak – celá dospělá hvězdice je přeměněná hlava. U mladých mořských hvězdic tým detekoval genetické markery spojené s vývojem hlavy v celém organismus; naproti tomu exprese genů, které jinak kódují trup a ocas, z velké části chyběly. Dalším překvapivým zjištěním bylo, že molekulární markery obvykle spojené s nejpřednější částí hlavy byly lokalizovány uprostřed každého z ramen, přičemž směrem k okrajům ramen stále více odpovídaly zadním částem hlavy.
Dá se tedy říct, že hvězdice mají hlavu, ba dokonce jsou jenom hlavou a v průběhu své ontogeneze ztrácejí zbytek těla. Jak uvádí průvodní tisková zpráva, hvězdice se dají chápat jako hlavy plazící se po mořském dně.
Výzkum byl spojen s řadou problémů, zejména proto, že metody detekce genové exprese, vyvinuté především na malém počtu modelových organismů, jako jsou myši a octomilky, nefungují dobře v tkáních mladých mořských hvězdic. Použita byla proto nová technika kalifornské společnosti PacBio, která umožňuje sekvenování obrovského množství genetického materiálu pomocí čipů velikosti poštovní známky. Na rozdíl od tradičního sekvenování, které vyžaduje rozstříhání genetického materiálu na malé kousky, aby byla zajištěna přesnost, dokáže přístup společnosti PacBio (tzv. HiFi sekvenování) získat vysoce přesná data z neporušených řetězců DNA o velikosti genu, což tento proces značně urychluje a zlevňuje.
Nová technika umožnila sekvenovat genomy mořských hvězdic a použít tzv. prostorovou transkriptomiku, díky němuž mohli vědci přesně přesně určit, které geny mořských hvězdic jsou aktivní na různých místech v organismu. Ukázalo se, že exprese genů odpovídající přednímu mozku u lidí a jiných bilaterálně souměrných živočichů probíhá podél střední linie ramen, přičemž genetická exprese odpovídající expresi středního mozku u lidí směřuje k vnějším okrajům ramen. Exprimován byl jen jediný gen typicky spojovaný s trupem živočichů, a to na samém okraji ramen hvězdic.
Podobný tělní plán může platit i pro další skupiny ostnokožců (sumýši, hadice, lilijice, ježovky).
Autoři studie se dále chtějí zaměřit na nervovou soustavu ostnokožců a její evoluci, což jsou také věci, kterým zatím biologové příliš nerozumějí.
Mikro-CT sken mořské hvězdice zobrazující kostru (šedá), trávicí soustavu (žlutá), nervovou soustavu (modrá), svaly (červená) a cévní systém (fialová). Kredit: University of Southampton
Laurent Formery, Molecular evidence of anteroposterior patterning in adult echinoderms, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06669-2. www.nature.com/articles/s41586-023-06669-2
Zdroj: Chan Zuckerberg Biohub / Phys.org
No jak je to popsané, tak mi připadá, jako by hvězdice měla pět hlav.