Раскрыт механизм фоточувствительности личинок морских ежей

Несмотря на то, что у личинок морских ежей нет настоящих фоторецепторов, они способны менять направление движения на противоположное под действием света. Смена направления опосредована опсинами, которые экспрессируются в клетках отростков.

Credit:
markskalny | 123rf.com

Многие животные под действием света способны изменять направление своего движения. Первостепенную роль в этом процессе играют мышцы, однако в случае планктонных обитателей, в частности, личинок многих водных беспозвоночных, на движение весомое влияние оказывают реснички. До сих пор было неизвестно, реагируют ли реснички непосредственно на свет. Авторы новой работы, опубликованной в PLoS Biology, изучили механизм световосприятия у планктонных вторичноротых животных на примере личинок морских ежей, которые перемещаются в пространстве преимущественно за счет ресничек. Ученые выяснили, что специализированных фоторецепторов у этих организмов нет, но в отростках у них имеются клетки, экспрессирующие опсины. Эти клетки прилегают к холинергическим нейронам, которые управляют биением ресничек. Именно подавление опсинами холинергической передачи сигнала лежит в основе смены направления движения.

Ученые показали, что резкая смена направления движения под действием света присуща личинкам разных видов морских ежей. Чтобы определить, какие органы личинки отвечают за эту консервативную реакцию, исследователи удаляли разные участки личиночной передней нейроэктодермы и/или переднеротовые отростки («руки»). Удаление переднеротовых «рук», несущих полосы ресничек, никак не сказалось на способности личинок менять направление движения под действием света. Однако и удаление передней нейроэктодермы снижало способность личинок к повороту лишь немного. Добиться полной утраты способности поворачивать в ответ на свет удалось только с помощью удаления и переднеротовых отростков, и передней нейроэктодермы.

В геномах морских ежей есть гены, кодирующие опсины. Ученые показали, что у личинок морских ежей один опсин, известный как Go-Opsin, экспрессируется только в клетках, окружающих переднюю нейроэктодерму, а другой опсин, Opsin2, экспрессируется только на кончиках переднеротовых и заднеротовых «рук». Детальный анализ показал, что опсины в отростках экспрессируются клетками мезенхимального ряда.

На основании собственных данных и результатов других исследований авторы работы заключили, что биением ресничек у морских ежей управляют преимущественно холинергические нейроны, залегающие под рядами ресничек. Более того, на плавниках эти нейроны располагаются в непосредственной близости от мезенхимных клеток, экспрессирующих опсин. По всей видимости, под действием света эти клетки могут подавлять активность прилежащих к ним холинергических нейронов и тем самым менять направление движения на противоположное.

Источник

Shunsuke Yaguchi, et al. Planktonic sea urchin larvae change their swimming direction in response to strong photoirradiation // PLoS One, Published February 10, 2022, DOI: 10.1371/journal.pgen.1010033

Добавить в избранное