XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

Введение.

Nematostella vectensis — вид литоральных роющих актиний из семейства Edwardsiidae.

Вид распространен на юго-восточном побережье Англии, у берегов Северной Америки: от Новой Шотландии до Луизианы на атлантическом побережье и вдоль всего тихоокеанского побережья континентальных штатов. Nematostella vectensis — очень интересный вид: представители могут жить в достаточно больших диапазонах солёности и температуры.

Материалы и методы.

Изучение разнообразных источников информации-сбор информации по исследуемому вопросу.

Анализ полученных сведений-анализ собранной информации, проверка на логичность, достоверность и актуальность.

Библеографический метод-подсчет количества сделанных публикаций и контент-анализ. Используется для получения сведение об актуальности темы и уровня ее изученности.

Nematostella vectensis как модельный объект.

Литоральная роющая актиния N. vectensis – набирающая популярность эксперементальная модель эмбриологии. Внешним видом она напоминает собой мешок эпителия, что достаточно удобно для исследования развития эпителиальных структур.

В 90-х годах 20 века был разработан метод культивирования N. vectensis в искусственных условиях. В настоящее время этот вид стал одним из главных модельных объектов молекулярной биологии и биологии развития стрекающих. Геном вида был полностью секвенирован в 2007 году. Он оказался даже более схож с человеческим по размеру и структуре, чем у дрозофил или нематод – модельных объектов, более распространенных в исследованиях. Общий предок актиний, мух, червей и человека имел достаточно сложный геном, но, если мухи и черви понесли некоторые потери генетического материала за миллионы лет эволюции, предки достаточно простого на первый взгляд животного, как нематостелла, смогли многое сохранить. Поэтому нематостелла может быть одним из лучших лабораторных объектов.

Nematostella vectensis используют во многих исследованиях как модельный объект. Например, в эволюционной биологии было проведено исследование, позволившее понять чуть больше об онтогенезе низших многоклеточных. Этот эксперимент был связан с организатором Шпемана—Мангольд - группой клеток, расположенной у спинного края бластопора на стадии гаструлы и играющей важную роль в онтогенезе позвоночных. Организатор производит сигнальные белки, регулирующие другие эмбриональные клетки чтобы для нормального развития организма. Пересадка фрагмента организатора в произвольное место другого эмбриона приводит к формированию дополнительной оси тела. Эксперименты с использованием эмбрионов актинии Nematostella доказали, что и у представителей этого вида низших многоклеточных край бластопора также может является осевым организатором, и, что еще интересней, в основе его функционирования лежит активность того же сигнального каскада, что и у позвоночных. Наряду с уже известными данными о работе организаторов у других беспозвоночных полученные факты говорят о том, что бластопоральный осевой организатор — гораздо более древняя структура, чем преплолагалось изначально, существовавшая уже у общего предка книдарий и билатерий.

Также Nematostella vectensis использовалась в экспериментах по исследованию работы нейромедиаторов, Один из наиболее интересных нейромедиаторов в исследованиях с участием актинии — гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Во взрослом мозге млекопитающих ГАМК беретна себя роль тормозного нейромедиатора., ограничивающего передачу «неважных» или избыточных сигналов, способных вызвать излишнее возбуждение в нервной системе и ненужные изменения в органах, контролируемых этой системой.

В развивающемся мозге ГАМК, наоборот, является возбуждающим медиатором.А также прекращает у взрослых организмов образование новых клеток, приэтом не только нервных .

Однако, если роль гамма-аминомасляной кислоты в процессе нейрогенеза у млекопитающих достаточно хорошо изучено, то вот её воздействие на эти же процессы у беспозвоночных пока практически не исследовано. И актиния Nematostella vectensis- очень удобный организм в качестве модельного объекта для изучения этого воздействия. Потому что, хотя и кажется очень простым организмом, нематостелла умеет синтезировать многие нейромедиаторы, в числе которых и ГАМК. Также удобство заключается и в простом жизненном цикле: у нее нет плавающей стадии медузы, есть только стадии сидячего полипа, двухслойной свободноплавающей личинки планулы и яйца.

Примеры влияния гамма-аминомасляной кислоты и рецепторов к ней на развитие беспозвоночных уже известны. У дрозофил, например, ГАМК, выделяемая нейронами обонятельной системы, регулирует формирование клеток гемолимфы. У морского моллюска тритии ГАМК подает сигнал к развитию нервной системы. Однако до сих пор, несмотря на большое количество исследований, рецепторы, за счет которых гамма-аминомасляная кислота меняет поведение и судьбу клеток, неизвестны. Дальнейшая работа с нематостеллой может помочь разобраться, как эти рецепторы выглядят и что происходит в клетках-участницах соответствующих процессов после того, как с рецепторами на их поверхности связывается ГАМК.

Заключение.

Актиния вида Nematostella vectensis как модельный объект имеет много достоинств для использования в экспериментах.

На данный момент она является прекрасным модельным объектов в эволюционной биологии, число публикаций в последние годы растет. Увеличивается и многообразие областей научного применения этих животных.

Список использованной литературы:

Yulia Kraus, Andy Aman, Ulrich Technau & Grigory Genikhovich. Pre-bilaterian origin of the blastoporal axial organizer // Nature Communications. 2016. V. 7. Article number: 11694.

Shani Levy, Vera Brekhman, Anna Bakhman, Assaf Malik, Arnau Sebé-Pedrós, Mickey Kosloff & Tamar Lotan. Ectopic activation of GABA_B receptors inhibits neurogenesis and metamorphosis in the cnidarian Nematostella vectensis // Nature Ecology & Evolution. 2020. DOI: 10.1038/s41559-020-01338-3.

Biscocho, D., Cook, J.G., Long, J., Shah, N. and Leise, E.M. (2018), GABA is an inhibitory neurotransmitter in the neural circuit regulating metamorphosis in a marine snail. Devel Neurobio, 78: 736-753. https://doi.org/10.1002/dneu.22597

Nicholas H. Putnam et al. Sea Anemone Genome Reveals Ancestral Eumetazoan Gene Repertoire and Genomic Organization // Science. 2007. V. 317. P. 86–94.

Putnam NH, Srivastava M, Hellsten U, Dirks B, Chapman J, Salamov A, Terry A, Shapiro H, Lindquist E, Kapitonov VV, Jurka J, Genikhovich G, Grigoriev IV, Lucas SM, Steele RE, Finnerty JR, Technau U, Martindale MQ, Rokhsar DS. Sea anemone genome reveals ancestral eumetazoan gene repertoire and genomic organization. Science. 2007 Jul 6;317(5834):86-94. doi: 10.1126/science.1139158. PMID: 17615350.