Биологи из МГУ изучили, как разделенные клетки тела губки вновь соединяются между собой

Российские биологи исследовали, как искусственно разделенные клетки морских губок вновь соединяются друг с другом. Процесс реагрегации губок помог ученым сделать шаг вперед к пониманию эволюции одноклеточных организмов к многоклеточным. Работа была опубликована в журнале Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological Genetics and Physiology.

Андрей Лавров и Игорь Косевич, биологи из МГУ имени М.В.Ломоносова исследовали способность клеток губок (Porifera) к реагрегации — процессу, в ходе которого искусственно разделенные клетки губок объединяются друг с другом и формируют многоклеточные агрегаты разнообразного строения.

Губки — древнейшая группа ныне живущих многоклеточных животных. Их организация во взрослом состоянии очень проста (внутренние органы, а также пищеварительная, нервная и мышечная системы отсутствуют). Однако губки характеризуются уникальными чертами, совершенно нехарактерными для остальной фауны. Ткани губок обладают крайне высокой пластичностью анатомических и клеточных структур, отчего все тело этих животных находится в состоянии постоянной перестройки, что позволяет им приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.

Одна из форм проявления пластичности — способность клеток губок к реагрегации после диссоциации тканей животного. «Реагрегация клеток представляет из себя удобную модельную систему, которая позволяет в контролируемых лабораторных условиях изучать механизмы функционирования тканей губок», — рассказывает Андрей Лавров, младший научный сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ.

В ходе работы Андрей Лавров и Игорь Косевич проводили эксперименты с культурами клеток губок в лабораторных условиях. Ученые описали процесс получения суспензии клеток: «Для разделения клеток используются два основных метода диссоциации тканей губок — химический или механический. В случае механической диссоциации ткани животного протирают через сетчатую ткань, что приводит к их механическому разделению на отдельные клетки и небольшие группы клеток. При химической диссоциации ткани губки помещают в безкальциевую и безмагниевую воду с хелатирующим компонентом (ЭДТА), что приводит к нарушению межклеточных контактов и разделению тканей на отдельные клетки. Концентрированные суспензии клеток помещают в чашки Петри, получая, таким образом, временные культуры клеток, в которых будет происходить процесс реагрегации».

Сразу после диссоциации клеток начинают формироваться многоклеточные агрегаты. На первых стадиях форма всех клеток в агрегатах близка к округлой, затем поверхностные клетки приобретают Т-образную форму, а внутренние клетки — амебоидную. В результате получаются многоклеточные агрегаты, которые ученые исследовали методами гистологии, световой, а также сканирующей и трансмиссионной электронной микроскопии в Межкафедральной лаборатории электронной микроскопии (МЛЭМ) биологического факультета МГУ.

«В ряде случаев такие многоклеточные агрегаты способны к прогрессивному развитию, которое может заканчиваться восстановлением исходной организации животного. Основным результатом нашей работы является детальное описание динамики процесса реагрегации клеток, а также структуры многоклеточных агрегатов у трех видов морских губок из класса Demospongiae (губки обыкновенные)», — комментирует Андрей Лавров.

Детальное изучение функционирования тканей губок приближает ученых к пониманию общих принципов устройства тканей многоклеточных животных и процессов, которые привели к переходу от одноклеточных форм к настоящим многоклеточным животным. Кроме того, изучение реагрегации клеток губок несет и практическое применение — долговременные культуры многоклеточных агрегатов, формирующихся в ходе реагрегации, могут стать основой для получения биологически активных веществ губок для фармацевтической и косметической промышленности.