Аналог окситоцина заставил морскую звезду вывернуть желудок

Аналог пептидного гормона окситоцина, который у млекопитающих способствует укреплению социальных связей и снижает аппетит, у морских звезд красных астериасов ( Asterias rubens ) активирует пищеварительную систему даже в отсутствие пищи, сообщается в BMC Biology. Возмодно, в будущем его действие поможет бороться с разрушительным действием морской звезды терновый венец ( Acanthaster planci ) на кораллы. В нервной системе животных в качестве переносчиков сигналов используются различные по химической природе вещества, в том числе пептиды — цепочки из нескольких аминокислот (обычно до 50; молекулы, которые состоят из более чем 50 аминокислот, считаются белками, но четкой границы между ними нет). Особенно часто они задействуются у беспозвоночных, но и у млекопитающих многие физиологические процессы регулируются сигнальными пептидами. Одна из наиболее популярных таких молекул для исследования — окситоцин. Дело в том, что он обладает широким спектром действия: у млекопитающих провоцирует сокращение гладких мышц (в частности, матки), выделение молока, помогает формировать чувство привязанности к детенышам и любым другим особям . Ген предшественника окситоцина древний и у разных систематических групп животных независимо удваивался, его новые копии порой приобретали новые функции. В основном действие окситоцина и его ортологов (молекул, которые кодируются такими генами у разных видов) изучают на позвоночных либо первичноротых беспозвоночных — моллюсках, членистоногих и круглых червях. Функции тех же пептидов в организмах вторичноротых беспозвоночных — более близких родственниках позвоночных (так как те тоже вторичноротые) — исследуют гораздо реже. Биологи из Лондонского университета Королевы Марии под руководством Моуриса Эльфика (Maurice R. Elphick) исследовали действие на поведение морской звезды Asterias rubens нескольких близких по составу сигнальных пептидов: астеротоцина, NGFFYамида, а также вазопрессина и окситоцина (последних двух у иглокожих нет). Сначала они определили, какие сигнальные пептиды кодируются генами красного астериаса и вырабатываются в его организме, затем установили структуру потенциального рецептора к этим пептидам. В опытах in vitro ученые определили, с что активирует этот рецептор — астеротоцин, NGFFYамид (его паралог), окситоцин или вазопрессин (не вырабатываются у морских звезд). Затем теми же веществами действовали уже на фрагменты различных органов Asterias rubens , в том числе желудок. Наконец, перечисленные пептиды по одному вводили морским звездам и отмечали изменения в их поведении. В качестве контроля выступала морская вода. Выяснилось, что рецептор к сигнальным пептидам, строение которого исследовали ученые, активируется астеротоцином в физиологической концентрации 5,7×10 −8 моль на литр, а на остальные три вещества даже в высокой концентрации, порядка 10 −4 моль на литр, практически не реагирует. То же можно было сказать про фрагменты пищеварительной системы морской звезды. Мышцы ее нижнего желудка расслабляются под действием астеротоцина, притом в 3–4 раза сильнее, чем под действием других пептидов. А инъекция этого вещества провоцирует пищевое поведение у красного астериаса. Животное выгибается, как если бы оно залезало на раковину моллюска, и выпускает наружу нижний желудок. Он выделяет пищеварительные ферменты, которые предназначены для размягчения тканей жертвы (но в экспериментальных условиях жертв не было). Получается, что ортолог окситоцина стимулирует пищевое поведение у Asterias rubens . У мышей, обезьян и человека сам окситоцин снижает аппетит , но в любом случае получается, что он регулирует прием пищи — пусть и оказывая диаметрально противоположные эффекты. Если окажется, что астеротоцин действует на других морских звезд так же, как на красного астериаса, можно будет использовать эту молекулу для регуляции пищевого поведения тернового венца ( Acanthaster planci ) в Тихом океане. Как и A. rubens , этот организм — хищник, но в основном он питается не моллюсками, а кораллами. В последние годы терновый венец сильно размножился из-за падения численности естественных врагов — хароний и быстро поедает коралловые полипы Большого барьерного рифа. Учитывая, что терновый венец ответственен за потерю почти четверти (42 процента от половины) кораллов с 1985 по 2012 год, его деятельность надо контролировать. Иглокожие, к которым относятся красный астериас и терновый венец, обладают множеством необычных черт. Кроме того, что для переваривания пищи они выворачивают наружу желудок, некоторые из них, в частности, офиуры, имеют линзы из кальцита, через которые проходит свет. Снизить хрупкость этих линз позволяет механизм их формирования . Множество наночастиц, осаждаясь одновременно, формируют аморфную и кристаллическую фазы, и вторая сжимает первую. Светлана Ястребова