Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
К. Циммер
«Микрокосм». Глава из книги


Р. Докинз
«Эгоистичный ген». Глава из книги


Е. Чернова
Хаос и порядок: фрактальный мир


У. Айзексон
«Инноваторы». Глава из книги


Н. Резник
Жираф большой, ему видней, и сам он хорошо заметен


М. Софер
Куда уходит лето?


С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


В. Мацарский
Разгневанный Эйнштейн и «темный» рецензент


Ник. Горькавый
Сказка о герцоге де Бройле, который открыл самые странные волны в мире


В. Аполлонов
Александр Михайлович Прохоров: к 100-летию со дня рождения







Главная / Новости науки версия для печати

Лорициферы заставляют вносить поправки в эволюционное древо линяющих животных


Рис. 1. Эволюционное древо линяющих животных

Рис. 1. Эволюционное древо линяющих животных (включающее соседние группы), построенное по последовательностям 18S рРНК и одного из ядерных белков — гистонов. Слева — промежуточное древо, справа — окончательное. Цифры у узлов древа — уровни поддержки; чем число ближе к 1, тем поддержка сильнее. Латинские названия: Deuterostomia — вторичноротые, Lophotrochozoa — спиральнодробящиеся, Kinorhyncha — киноринхи, Priapulida — приапулиды, Euarthropoda — членистоногие, Onychophora — онихофоры, Tardigrada — тихоходки, Loricifera — лорициферы, Nematomorpha — волосатики, Nematoda — нематоды. Иллюстрация из статьи M. V. Sørensen et al., 2008. New data from an enigmatic phylum: evidence from molecular sequence data supports a sister-group relationship between Loricifera and Nematomorpha

Лорициферы — тип морских червей, открытый только в 1983 году и входящий в группу линяющих животных (Ecdysozoa), к которой относятся членистоногие с их червеобразными родственниками. Последние делятся на две группы — Scalidophora и Nematoida. Новое исследование генов рибосомной РНК лорицифер показывает, что они не входят в группу Scalidophora (как считалось раньше), а близки то ли к группе Nematoida, то ли даже к членистоногим. Червеобразное устройство тела, причем с характерным выворачивающимся хоботом, в котором расположен головной мозг, не является признаком какой-либо одной ветви линяющих животных — оно «разбросано» как минимум по двум совершенно разным эволюционным ветвям, что позволяет сделать вывод о примитивности такого состояния.

В 1983 году датский зоолог Рейнхардт Кристенсен (Reinhardt Møbjerg Kristensen) опубликовал описание нового типа животных (R. M. Kristensen, 1983. Loricifera, a new phylum with Aschelminthes characters from the meiobenthos). Это были мелкие (меньше миллиметра) жители песчаного морского дна с компактным телом, разделенным на покрытое пластинчатым панцирем туловище и втягивающийся передний отдел, так называемый хобот, или интроверт (рис. 2). Новый тип получил от первооткрывателя название лорициферы (Loricifera, от лат. lorica — ‘доспех, прикрывающий туловище’, и fero — ‘нести’). Кристенсен сумел найти лорицифер в нескольких точках Северной Атлантики и в расположенном на другой стороне земного шара Коралловом море, тем самым показав, что они, скорее всего, встречаются по всему миру.

Рис. 2. Типичный представитель лорицифер — Armorloricus

Рис. 2. Типичный представитель лорицифер — Armorloricus, живущий в Мексиканском заливе. Фото со страницы gulfresearchinitiative.org

Лорициферы — типичные обитатели интерстициали, то есть пространств между песчинками в донном грунте. При передвижении они выворачивают и втягивают хобот, которым цепляются за песчинки. Питаются они еще более мелкими животными, например ракообразными.

Распространение лорицифер в Мировом океане — очень широкое, причем это касается как географии, так и диапазона условий. Недавно было показано с участием того же Кристенсена, что несколько видов лорицифер живет даже в бескислородных зонах Средиземного моря, где раньше не ожидали найти никаких живых существ, кроме бактерий, архей и вирусов. Самая крупная из таких зон находится на глубине более 3 км к западу от острова Крит (см. L'Atalante basin). Это как бы расположенное на дне моря озеро, состав воды в котором сильно отличается от морского: там полностью отсутствует кислород, зато много сероводорода и огромная соленость. Тем не менее обнаруженные там лорициферы ведут вполне активную жизнь, питаясь (по-видимому) бактериями и свободно размножаясь. Электронная микроскопия показывает, что в клетках этих лорицифер отсутствуют митохондрии — органеллы, необходимые для получения энергии с помощью молекулярного кислорода, то есть для дыхания. Это единственные многоклеточные животные, у которых весь жизненный цикл совершенно достоверно проходит в бескислородных условиях (R. Danovaro et al., 2010. The first metazoa living in permanently anoxic conditions).

Систематически лорициферы, безусловно, относятся к группе линяющих животных (Ecdysozoa). В эту группу входит три типа животных с конечностями — членистоногие, онихофоры и тихоходки — которых объединяют под названием Panarthropoda (букв. «все членистоногие»). Все остальные современные линяющие животные — черви. Кроме лорицифер, к ним относится четыре группы червей:

  • Приапулиды — относительно крупные морские черви с отлично выраженным хоботом (интровертом), который есть и у лорицифер.
  • Киноринхи — мелкие морские черви, как и лорициферы, населяющие интерстициаль и обладающие интровертом. От лорицифер они отличаются вытянутым телом с хорошо выраженной сегментацией, охватывающей покровы и мышцы.
  • Волосатики — морские и пресноводные черви, взрослые особи которых нитевидны («конский волос»), а личинка (ведущая паразитический образ жизни) имеет довольно типичный интроверт.
  • Нематоды — нитевидные черви, очень многочисленные, распространенные в самых разных средах и не имеющие интроверта ни на какой стадии.

По современным данным, нематоды и волосатики очень близки друг к другу — они образуют эволюционную ветвь, которая называется Nematoida (букв. «нитеподобные»). С другой стороны, приапулид, киноринхов и лорицифер сейчас принято объединять в группу Scalidophora (букв. «несущие скалиды»; так называются загнутые шипы на интроверте). Характерный признак скалидофор — наличие интроверта у взрослого животного.

Скалидофор часто называют головохоботными червями: их головной мозг (окологлоточное нервное кольцо) действительно находится внутри выворачивающегося хобота-интроверта. Но термин «головохоботные» раньше обычно применяли и к волосатикам, которые к скалидофорам не относятся. Так что скалидофоры и головохоботные — не синонимы.

Всех червеобразных линяющих (Scalidophora + Nematoida) часто объединяют в группу Cycloneuralia (букв. «животные с кольцевым мозгом»). По определению известного датского зоолога Клауса Нильсена (Claus Nielsen), Cycloneuralia — это «Ecdysozoa, лишенные конечностей и имеющие кольцевидный мозг». Соблазнительно думать, что вся громадная группа Ecdysozoa делится на два эволюционных ствола: Panarthropoda (с конечностями) и Cycloneuralia (без конечностей).

Увы, действительность оказалась гораздо сложнее.

Во-первых, Scalidophora не обязательно близки к Nematoida. Есть данные, что эти ветви располагаются в разных точках эволюционного древа Ecdysozoa и не могут быть близко родственными (рис. 1).

Во-вторых, очень спорными являются родственные связи лорицифер. Группа датских ученых, в которую опять же входил Рейнхардт Кристенсен, еще несколько лет назад опубликовала обоснованную молекулярными данными гипотезу, согласно которой лорициферы родственны не скалидофорам, а волосатикам (см. M. V. Sørensen et al., 2008. New data from an enigmatic phylum: evidence from molecular sequence data supports a sister-group relationship between Loricifera and Nematomorpha). Но поддержка этой версии тогда была относительно низка, и общепринятой она не стала.

Сейчас несколько японских исследователей решили проверить гипотезу датчан. Они наловили лорицифер в Тихом океане, в заливе Исе, и определили последовательности генов, которые кодируют их 18S и 28S рибосомные РНК (рРНК). Эти молекулы, необходимые для синтеза белка, есть у животных в любой клетке. Полученные последовательности сравнили с последовательностями генов рРНК других Ecdysozoa, которые уже есть в банках данных, и построили по ним эволюционное древо (рис. 3).

Рис. 3. Эволюционное древо линяющих животных, построенное по последовательностям генов 18S и 28S рРНК

Рис. 3. Эволюционное древо линяющих животных, построенное по последовательностям генов 18S и 28S рРНК. Цифры у узлов древа — уровни поддержки, определенные разными методами. Иллюстрация из обсуждаемой статьи в Zoological Letters

Судя по этому древу, Ecdysozoa действительно делятся на две большие эволюционные ветви. К одной из них относятся только приапулиды и киноринхи, к другой — волосатики, нематоды, лорициферы и панартроподы. Таким образом, черви, имеющие интроверт на взрослой стадии, есть в обеих главных ветвях.

Волосатики и нематоды действительно образуют единую ветвь Nematoida. Но лорициферы на новом древе ближе не к этой группе (как думали датчане), а к панартроподам! Значит, «хоботность» не является особенностью какой-либо одной компактной эволюционной ветви — это признак разбросан по трем совершенно разным ветвям Ecdysozoa.

Предположение о большей близости лорицифер не к другим червям, а к членистоногим само по себе интригует. Нет ли у них каких-нибудь общих признаков?..

Правда, поддержка этого узла древа пока не настолько высока, чтобы принимать гипотезу о близости лорицифер и панартропод как окончательно доказанную. Тут нужны новые данные.

А вот более общее утверждение, что лорициферы входят в одну ветвь с нематоидами и панартроподами, выглядит вполне солидно подкрепленным. И оно уже само по себе здорово влияет на представления об эволюции Ecdysozoa.

Ведь что получается? Есть две ветви Ecdysozoa. Одна из них состоит только из головохоботных червей, а во вторую входят как головохоботные черви, так и неголовохоботные, и животные с конечностями. Напрашивается идея, что головохоботность — это древнее для Ecdysozoa состояние, которое в одних группах сохранилось, а в других нет. Идея, впрочем, не такая уж новая (см. Китайские палеонтологи нашли древнейшего головохоботного червя, «Элементы», 04.06.2014).

Если новая топология древа линяющих подтвердится, ее последствия для систематики тоже будут серьезными. Группа Scalidophora «сократится» до двух классов (приапулиды и киноринхи). А группу Cycloneuralia придется признать сборной. Никакой единой ветви, включающей всех «червей с кольцевым мозгом», не существует. Червеобразное состояние или было свойственно общему предку всех Ecdysozoa, или возникало в процессе эволюции этой группы минимум дважды (а скорее трижды) независимо.

Японские авторы склоняются к первой возможности — их статья завершается предположением, что признаки «циклоневралий» являются примитивными (плезиоморфными) для Ecdysozoa в целом. Они имелись у общего предка всей этой группы и были потеряны один-единственный раз в ветви панартропод. Вполне может быть.

Дополнение:
Впрочем, окончательно вопрос не решен. Совсем недавно появилась еще одна молекулярно-биологическая статья, написанная опять же с участием вездесущего Кристенсена, данные которой вроде бы подтверждают родство лорицифер с приапулидами, хотя и с не очень высокой поддержкой (C. Laumer et al., 2015. Spiralian Phylogeny Informs the Evolution of Microscopic Lineages). Между прочим, изначально некоторые зоологи вообще считали лорицифер потомками неотенических, то есть потерявших способность к метаморфозу, личинок приапулид (см. В. В. Малахов, 2001. Новые группы беспозвоночных животных). «Каким был общий предок линяющих животных?» — актуальнейшая загадка, к решению которой мы, хочется надеяться, постепенно подойдем.

Источник: Hiroshi Yamasaki, Shinta Fujimoto, Katsumi Miyazaki. Phylogenetic position of Loricifera inferred from nearly complete 18S and 28S rRNA gene sequences // Zoological Letters. 2015. V. 1. №. 1. P. 1.

Сергей Ястребов


Комментарии (28)



Последние новости: СистематикаГенетикаЗоологияЭволюцияСергей Ястребов

21.09
В условиях антропогенного шума летучие мыши перестают полагаться на слух
20.09
Третий — не лишний: в большинстве лишайников присутствуют два гриба и водоросль
19.09
Муравьи помогают тлям сохранять разнообразие окраски
15.09
Разработан метод пространственной визуализации транскрипции генов
13.09
Эволюционный эксперимент показал, где и как появляются наиболее приспособленные особи
8.09
Гренландская акула живет 400 лет
6.09
Собачий мозг обрабатывает речевую информацию почти так же, как человеческий
15.08
У черно-белых ястребов больше птенцов выращивают родители с разной окраской
2.08
Гибридизация однодомных и двудомных растений увеличивает разнообразие половых фенотипов
23.07
Млекопитающие с относительно крупным мозгом более уязвимы

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия