Биолог МГУ: мшанки, плеченогие и форониды произошли от общего предка

Сотрудник биологического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова впервые современными методами изучил нервную систему взрослых форонид и представил новые аргументы в многолетнем споре о систематике беспозвоночных. Он доказал родство между тремя типами животных, которое до этого опровергалось учеными. Результаты работы были опубликованы в журнале Scientific Reports. Исследования проходили в рамках проекта «Ноев Ковчег», поддержанного грантом Российского научного фонда.

Форониды (Phoronida) — малоизученный тип беспозвоночных животных. Хотя в его составе насчитывается всего чуть больше десятка видов, эти существа очень широко распространены и известны во всех акваториях Мирового океана за исключением Антарктических вод. Форониды обитают от литорали (прибрежной зоны) до глубины 400–600 метров. Размеры этих животных колеблются от шести миллиметров до 50 сантиметров. Червеобразное тело форонид защищено «домиком» — хитиновой трубкой, которая полностью спрятана в толще ила, песка или твердого субстрата. Из трубки выглядывает головной конец тела с щупальцами, которые покрыты ресничками. Щупальцевый аппарат называется лофофор, с его помощью форонида фильтрует морскую воду, собирая все пойманные частицы пищи в рот, который находится в центре кроны щупалец.

Всех животных с лофофором: форонид, плеченогих (Brachiopoda) и мшанок (Bryozoa) — традиционно объединяли в большую группу Lophophorata. Эти три типа животных выглядят совсем по-разному: мшанки напоминают коралловые полипы или сплошной моховой «ковер» (из-за чего и получили свое название), форониды внешне похожи на кольчатых червей, а раковины брахиопод делают их «двойниками» двустворчатых моллюсков. И даже общая черта — лофофор — может сильно отличаться у этих трех типов: у одних это просто венчик щупалец, а у других щупальца расположены в виде подковы или даже по спирали. Но все эти животные ведут сидячий образ жизни, прикрепляются к субстрату и ловят пищу сходным образом.

Ученые уже многие годы спорят, можно ли считать эти типы родственными. В последние 20 лет в арсенал зоологических методов вошли генетика и молекулярная биология. Геномы мшанок несколько отличались от геномов форонид и брахиопод, и биологи стали все больше склоняться к выводу, что этот тип, скорее всего, не состоит в близком родстве с другими двумя. Однако ученые не знали, к какой группе в таком случае отнести мшанок: их то рассматривали как сестринскую группу ко всем билатериям (животные, у которых правая и левая стороны тела одинаковые), то группировали с другими мелкими колониальными животными.

Елена Темерева исследовала нервную систему взрослых форонид, которая у этих животных совсем не такая, как у их свободно плавающих личинок, и их лофофоры. Сравнительный анализ строения лофофоров у всех трех типов животных показал, что у разных групп беспозвоночных: форонид, брахиопод и мшанок — лофофоры гомологичны, то есть развились от одной предковой формы.

«На основе полученных данных высказана идея о происхождении форонид и мшанок от общего предка, и, стало быть, показано родство форонид и мшанок. Этот вывод, основанный на морфологических данных, вступает в противоречие с результатами молекулярно-генетических исследований других ученых», — рассказала автор статьи Елена Темерева, доктор биологических наук, профессор РАН, ведущий научный сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ.

Тонкую структуру клеток лофофоров ученый исследовал с помощью просвечивающей электронной микроскопии, а методы иммуноцитохимии и лазерной конфокальной микроскопии помогли проанализировать общую анатомию нервной системы взрослой форониды Phoronis ovalis.

«Настоящая работа позволяет установить филогению мшанок, что является концептуальным достижением на пути построения естественной системы животного царства и реконструкции путей ранней эволюции Bilateria», — заключила Елена Темерева.

Фото:Представители разных типов животных из группы Lophophorata. Слева направо: мшанки (Bryozoa), плеченогие (Brachopoda), форониды (Phoronida). Источник - Александр Семёнов/МГУ