Генетики разобрались в различиях медуз и кораллов

Несмотря на разный внешний вид, кораллы и медузы относительно близкие родственники, просто проводящие большую часть жизни на разных стадиях жизненного цикла. Проанализировав геномы двух медуз и сравнив их с коралловыми, исследователи нашли генетические различия, позволяющие вести медузам неприкрепленный образ жизни. Статья опубликована в Nature Ecology and Evolution.

Для таксона Medusozoa, к которому, в частности, относятся сцифоидные медузы, кубомедузы и гидры, характерно чередование двух стадий жизненного цикла: свободноплавающей медузы и сидячего полипа. У их ближайших родственников — кораллов — медузоидная стадия отсутствует, так что большую часть жизни они проводят в прикрепленном состоянии.

Присутствие медузоидной стадии в жизненном цикле должно иметь под собой генетическую основу, и исследователи из Научно-технического института Окинавы во главе с Константином Халтуриным (Konstantin Khalturin) решили изучить этот вопрос. Для этого они собрали данные о разных организмах: сюда вошли три отсеквенированных генома Aurelia aurita и Morbakka virulenta, несколько новых транскриптомов и результаты предыдущих исследований Medusozoa и коралловых полипов. A. aurita — повсеместно распространенная сцифоидная медуза, для которой сделали два варианта геномов для штамма из балтийского моря и из тихого океана, а M. virulenta, обитающая у побережья Японии, относится к кубомедузам.

Сравнивая данные между собой, исследователи ожидали увидеть, что геномы этих двух медуз окажутся больше похожи друг на друга, чем на геномы кораллов и анемонов. Но, по словам авторов, они оказались примерно так же похожи между собой в генетическом плане, как человек и морской еж. Различия затронули не только сами последовательности генов и их экспрессию, но и их расположение в геноме. При сравнении порядка генов у обеих медуз и коралла Nematostella выяснилось, что у кубомедузы гены оказались очень сильно перемешаны между собой: если сравнивать по этому признаку, A. aurita оказалась даже ближе к кораллам, чем к кубомедузе.

По тому, на какой стадии активны те или иные гены, исследователи разделили их для исследуемых видов на две группы и сравнили между видами. В этом случае и кораллы, и обе медузы оказались снова очень вариабельны. У каждой из медуз нашлось около тысячи генов, "включенных" только в свободноживущей стадии. При этом совпало из них всего 97, а у кораллов для трети таких генов A. aurita просто не нашлось гомологов. Как и ожидалось, среди генов, отличающих кораллы от форм с медузоидной стадией, оказались гены групп Wnt и Hox, контролирующие развитие и эмбриогенез, а также гены, связанные с развитием специфических мышц у медуз.

Авторы не нашли конкретных участков генома, которые бы однозначно ассоциировались со способностью переходить в медузоидную стадию, но зато обнаружили кластеры расположенных подряд генов, вовлеченных в производство стрекательных клеток, которые есть только у книдарий. Кроме того, некоторые такие гены оказались достаточно консервативны: 58 таких генов нашлась во всех организмах по нескольку копий на геном, а еще почти три сотни оказались характерны для отдельных таксономических групп.

Стрекательные клетки кубомедуз — страшное оружие. Японцы прозвали M. virulenta за ее жгучесть огненной медузой, а австралийские кубомедузы претендуют на звание самых ядовитых беспозвоночных планеты. Как устроены эти клетки и как медузы с ними управляются можно узнать в одном из выпусков «Всё как у зверей».

Вера Мухина