Тела морских звезда уопште нису тела, открива студија

Краци морске звезде прекривени су са доње стране слојем „стопала“ помоћу којих се крећу по морском дну, што природњаке доводи у недоумицу да ли ова морска бића имају дефинисане предње и задње крајеве и да ли уопште имају главу.

Нова генетска истраживања сугеришу супротно – највећи део тела морске звезде чини глава а недостају јој торзо или реп, и те карактеристике су вероватно изгубиле током еволуције.

Истраживачи кажу да фосили предака морских звезда, за које се чинило да имају неку врсту торза, имају много више смисла у еволуционом смислу када се нова открића узму у обзир.

Налази студије објављени су у часопису Нејчер (Nature).

„Морској звезди као да у потпуности недостаје труп, а најбоље се може описати као само глава која пузи дуж морског дна. То уопште није оно што су научници претпостављали о овим животињама“, навео је у изјави главни аутор студије Лорен Формери, научник Универзитетa Станфорд и Универзитетa Калифорније.

Открића до којих су научници дошли захваљујући новим методама генетског секвенцирања, могла би помоћи у тражењу одговора на нека од највећих преосталих питања о бодљокошцима, укључујући њихово заједничко порекло са људима и другим животињама које нимало не личе на њих.

Јединствени план грађе морских звезда

Морске звезде припадају групи животиња званој бодљокошци (Echinodermata), у којој су и морски јежеви и морски краставци.

Ова необична морска животиња има јединствен план грађе. Тело им се састоји од пет једнаких делова, што се у великој мери разликује од симетричних тела каква има билатералија, то јест животиње са двобочном симетријом (имају леву и десну страну).

На почетку живота, морске звезде су ларве које плутају по океану, попут планктона, недељама, некад и месецима, пре него што се населе на дну океана. Тамо пролазе кроз процес који трансформише њихово билатерално тело у облик звезде, то јест пентарадијално тело.

„Ово је била зоолошка мистерија вековима. Како можете прећи са билатералне грађе тела на пентарадијалну и како можете упоредити било који део морске звезде са нашом грађом тела?“, истакао је коаутор студије Кристофер Лоу, морски биолог са Универзитета Станфорд.

Билатерална грађа тела већине животиња проистиче из генетских акција на молекуларном нивоу које се могу пратити у глави и трупу, или главним деловима тела, због чега кичмењаци, попут људи, и многи бескичмењаци, укључујући инсекте, деле слично генетско програмирање.

Ово откриће је награђено Нобеловом наградом за физиологију или медицину 1995. године.

Али бодљокошци такође деле заједничког претка са билатералним животињама, што додатно компликује већ загонетну ситуацију коју истраживачи покушавају да објасне.

„Како посматрати различите делове тела бодљокожаца у односу на оне које видимо код других животињских група, за научнике је била мистерија од почетка проучавања“, нагласио је коаутор студије др Џеф Томпсон, предавач на Универзитету Саутемптон.

„Код њихових билатералних рођака, тело је подељено на главу, труп и реп. Али гледајући само морску звезду, немогуће је видети како ове делове треба посматрати у односу на тела билатералних животиња.“

Дешифровање кода бодљокожаца

Истраживачи који стоје иза нове студије користили су методу скенирања микрокомпјутеризованом томографијом како би имали тродимензионални поглед на облик и структуру морских звезда.

Такође, чланови тима користили су напредне аналитичке технике како би уочили где се унутар ткива јавља експресија гена и одредили специфичне секвенце РНК унутар ћелија. Експресија гена се јавља када информације унутар гена постану функционалне.

Специфични молекуларни маркери делују као нацрти плана тела, усмеравајући сваку ћелију ка делу тела где припада.

„Ако скинете кожу са животиње и погледате гене укључене у диференцијацију главе од репа, исти гени кодирају ове делове тела у свим групама животиња. Зато смо игнорисали анатомију и запитали се: Да ли се испод све ове чудне анатомије крије молекуларна оса и која је њена улога код морске звезде која формира пентарадијални план тела?“, објаснио је Лоу.

Користећи заједничке податке, креирали су тродимензионалну мапу да би се утврдило где су локализоване експресије гена док су се морске звезде развијале и расле.

Тим је успео да одреди гене који контролишу развој ектодерма морске звезде, који укључује њену кожу и нервни систем. Генетски потписи доведени у везу са развојем главе откривени су у целом телу морских звезда, посебно концентрисаних у центру звезде и центру сваког крака.

Али експресија гена за делове трупа и репа је углавном изостала, што је открило да морске звезде „имају најдраматичнији пример раздвајања региона главе и трупа којих смо данас свесни“, рекао је Лорен Формери, који је такође члан истраживачког тима Био-хаба Чан–Закерберг, непрофитне истраживачке организације у Сан Франциску.

Истраживање је и финансирала ова организација коју су 2021. године оснивали др Присила Чен и Марк Закерберг, као и НАСА, Национална научна фондација и Леверхјум фондација.

„Када смо упоредили експресију гена у морској звезди са другим групама животиња, попут кичмењака, показало се да недостаје кључни део грађе тела“, рекао је Томпсон.  „Гени који су типично укључени у обликовање трупа животиње нису били изражени у ектодерму. Чини се да је цело тело бодљокожаца отприлике једнако глави код других група животиња.“

Морске звезде и други бодљокошци вероватно су развили јединствену грађу тела када су њихови преци изгубили део трупа, омогућавајући им да се крећу и хране другачије од других животиња.

„Наше истраживање нам говори да је грађа бодљокожаца еволуирала на сложенији начин него што се раније мислило и још много тога треба научити о овим интригантним створењима“, рекао је Томпсон и додао да су налази до којих су дошли радикално променили начин на који размишља о овој групи животиња.

Нови увиди у тајне бодљокожаца

Истраживања на животињама углавном су фокусирана на оне врсте које деле сличности са људима. Али проучавање група попут бодљокожаца могло би да реши неке од најсложенијих мистерија о еволуцији живота на Земљи.

„Већина животиња нема спектакуларан нервни систем и јури плен – то су скромне животиње које живе у јазбинама у океану. Људе генерално ове животиње не привлаче, а ипак оне представљају доказ колико је живот разнолик“, нагласио је Лоу.

Разумевање начина на који су се развиле животиње попут морских звезда такође може омогућити увид у различите начине на које различите врсте остају здраве.

„Свакако је теже радити са организмима који се ређе проучавају. Али ако искористимо прилику да истражимо необичне животиње које делују на необичне начине, то значи да проширујемо нашу перспективу биологије, што ће нам на крају помоћи да решимо и еколошке и биомедицинске проблеме“, поручио је коаутор студије Данијел Роксар, професор генетике, геномике, еволуције и развоја на Калифорнијском универзитету у Берклију и истраживач Био-хаба Чен–Закерберг.