Мутантная линия рыбки данио fsi (frequent-situs-inversus) демонстрирует согласованную инверсию морфологического строения, нейроанатомии и поведения. Пожалуй, это первый достоверный случай, когда одна мутация приводит к изменениям различных видов асимметрии, причем согласовано. Будем надеяться, что эта мутация явится "розетским камнем" для биологов, бьющихся над разгадкой феномена лево-правой асимметрии.

Исследования провели Анукампа Барт, Исаак Бьянко и Стефан Вильсон с кафедры Анатомии и Биологии Развития Университетского Колледжа, Лондон, Великобритания, кафедры Этологии Университета Будапешта, Венгрия, Дженни Воткинс и Ричард Андрю с Биологического Факультета Университета Сасекса, Великобритания. Ученые проводили скрининг мутаций на рыбке данио. Они обнаружили мутантную линию, представители которой часто демонстрировали реверсию сердечной петли, то есть сердце у них в большом числе случаев формировалось с правой стороны, симметрично тому, что должно быть в норме (инверсия).

Примечательно, что, в отличие от многих других мутантов "по асимметрии", у которых асимметрия неполная или смешанная (гетеротаксия, например, сердце инвертировано, а кишечник нормален), fsi демонстрирует полноценный situs inversus (то есть инверсию по основным асимметричным органам ). У мутантов сердце с правой стороны, поджелудочная железа – с левой, кишечник закручен направо. Выживаемость мутантов такая же как у нормальных рыбок.

У таких мутантов наблюдается инверсия определенных структур мозга (в начале это проявляется в экспрессии генов, например, pitx2, а затем – в строении хабенулярных ядер среднего мозга). Кроме того, биологи провели с мутантами fsi несколько поведенческих тестов. Они сравнили поведение рыбок, у которых сердце с правой стороны, с теми, у кого с сердцем все нормально (оно слева).

Зеркальный тест для мальков. Малькам показывали зеркало, и они смотрели на свое отражение в этом зеркале, наблюдение велось в течение пяти минут. В этом тесте важно, каким глазом рыбка повернется. Так вот, нормальные рыбки сначала поворачивались правым глазом, потом левым, потом опять правым. У мутантов fsi с правосторонним сердцем все было наоборот.

В другом тесте исследовались взрослые рыбы, изучалось, с какой стороны они подплывают к добыче, прежде чем ее съесть. Нормальные рыбки предпочитали подходить к добыче с правой стороны, а вот "инвертированные" мутантные fsi – с левой. Разновидность этого теста – рыбкам предлагали две добычи одновременно на выбор. Нормальные рыбки выбирали добычу справа, а мутантные fsi с правым сердцем – слева. Получается, что и зеркальный тест и выбор добычи доказывают, что у мутантов, инвертированных морфологически, наблюдается инверсия поведенческого ответа. Это сильнейший результат, ведь раньше никому не удавалось показать зависимость между морфологической и поведенческой асимметрией, несмотря на все старания.

Однако не все поведенческие тесты демонстрируют такой результат. В тесте на многокамерное плавание восьминедельные рыбки должны переплыть из темной камеры (свет в ней медленно угасает) в более светлую (так как рыбки плывут на свет). Рыбки дикого типа обычно плывут налево либо вообще не показывают никакого предпочтения. Мутантные рыбки показали результаты, схожие с нормальными данио. В случае чрезвычайной ситуации (если свет гасится мгновенно) нормальные рыбки обычно поворачивают в правую камеру. То же самое получается и у мутантных.

Среди позвоночных существует три типа асимметрии – висцеральная или морфологическая (например, всем нам известный факт, что сердце у человека находится с левой стороны, демонстрирует как раз этот тип симметрии), функциональная (всем известный факт левшей и правшей) и поведенческая (это когда при всех прочих условиях). За последние двадцать лет сделаны выдающиеся открытия в понимании молекулярно-генетических механизмов установления морфологической асимметрии тела, но мы до сих пор знаем очень мало об асимметрии нервной системы и ее взаимосвязи с поведенческой.

Из работы английских и венгерских биологов следует два важных вывода:
Во-первых, у представителей мутатной линии наблюдается согласованное изменение висцеральной, нейрональной и некоторых видов поведенческой симметрии, то есть все три вида асимметрии взаимосвязаны.
Во-вторых, такая взаимосвясь не для всех видов поведенческой асимметрии. В некоторых поведенческих тестах на асимметрию мутантные и нормальные рыбки реагировали одинаково.

Получается, что есть, по крайней мере, две независимые системы поведенческой асимметрии, одна из них тесно связана с морфологической, другая – нет. Будем надеяться, что мутация fsi окажется "розетским камнем" в понимании механизмов регуляции разных видов асимметрии и пожелаем удачи всем тем, кто бъется над их разгадкой.

Источник новости: Anukampa Barth, Adam Miklosi, Jenny Watkins, Issac H. Bianco, Steohen W. Wilson, and Richard J. Andrew. Fsi zebrafish show concordant reversal of laterality of viscera, neuroanatomy, and a subset of behavioural responses. Current Biology, 2005. Vol 15. pp 844-850.

Пересказал А. Ермаков