Исследователи из Института биологии Общества Макса Планка в Германии обнаружили у бурых водорослей модель развития, известную как модель песочных часов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Сложная многоклеточность развилась независимо в различных эукариотических линиях, включая животных, растения, грибы и водоросли. Модель эмбрионального развития «песочные часы» подразумевает, что ранние и поздние стадии развития у разных видов демонстрируют морфологическое и молекулярное разнообразие, в то время как средняя эмбриональная фаза остается высококонсервативной.
Группа ученых изучила, существует ли аналогичный паттерн у бурых водорослей, которые независимо развили многоклеточность около 450 миллионов лет назад. Исследователи выбрали несколько видов бурых водорослей, включая Fucus serratus, Fucus distichus и Ectocarpus sp., и использовали секвенирование РНК для анализа экспрессии генов на разных стадиях развития.
Анализ показал, что более морфологически сложные бурые водоросли, такие как Fucus serratus и Fucus distichus, имеют четкую модель песочных часов во время эмбриогенеза. У этих видов наблюдались значительные изменения в экспрессии генов на ранних и поздних стадиях, с высококонсервативной фазой в середине, что подтверждает гипотезу о наличии этой модели у бурых водорослей.
В исследовании также использовался индекс возраста транскриптома для количественной оценки сохранения и расхождения паттернов экспрессии генов на протяжении жизненных циклов изучаемых видов. На ранних и поздних стадиях развития наблюдалось большее разнообразие в экспрессии генов, что указывает на более высокую транскриптомную дивергенцию, в то время как в середине эмбриональной фазы бурые водоросли экспрессировали более эволюционно старые гены.
Это открытие может иметь значительные последствия для дальнейших исследований в области эволюционной биологии и развития многоклеточных организмов.