Исследование миноги раскрыло роль нервных клеток в эволюции щитовидной железы

Снимок личинки миноги с выделенным розовым цветом эндостилем. В процессе взросления миноги эндостиль превращается в щитовидную железу. Автор: Я. Штундл

Щитовидная железа — ключевой эндокринный орган позвоночных, регулирующий метаболизм и рост. Она стала первой железой нервной и эндокринной системы, сформировавшейся в ходе эволюции более 500 миллионов лет назад из примитивного предшественника — эндостиля, характерного для хордовых.

Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech) использовали миногу в качестве модельного организма, чтобы выяснить, как эволюционное появление особого типа стволовых клеток — клеток нервного гребня — способствовало превращению эндостиля в щитовидную железу.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances. Работу возглавила команда профессора биологии Марианны Броннер, директора Института Бекмана при Caltech.

Лаборатория Броннер давно изучает роль клеток нервного гребня в развитии и эволюции позвоночных. Ранее команда исследовала их вклад в формирование костных чешуй у осетровых, тканей сердца у рыб и птиц, а также нейронов периферической нервной системы у миног.

«Клетки нервного гребня словно ускоряют эволюцию, — говорит Броннер. — Когда Дарвин предложил теорию эволюции, он изучал различия в форме клювов у галапагосских вьюрков. Клювы и другие элементы лицевого скелета формируются именно из этих клеток. Они эволюционируют быстрее, чем более древние типы клеток».

Предложенная модель эволюции эндостиля в щитовидную железу. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adv2657

Позвоночные обладают клетками нервного гребня, в отличие от беспозвоночных, что подтверждает их роль в усложнении организмов. Миноги, паразитические рыбы, напоминающие угрей, были выбраны для исследования, так как сохранили черты древнейших позвоночных.

Под руководством постдока Яна Штундла ученые изучили, как клетки нервного гребня участвуют в развитии эндостиля у миног. Этот орган — эволюционное приобретение хордовых, и только миноги среди позвоночных сохранили его, используя для фильтрационного питания.

У личинок миног эндостиль состоит из двух долей, напоминающих крылья бабочки, и превращается в фолликулы щитовидной железы во время метаморфоза. Команда проследила, как клетки нервного гребня формируют пять типов клеток эндостиля, два из которых дают начало щитовидной железе.

С помощью технологии CRISPR ученые удалили гены, связанные с развитием клеток нервного гребня, у эмбрионов миног. В результате у них сформировался лишь примитивный эндостиль, похожий на орган беспозвоночных. Это подтвердило ключевую роль клеток нервного гребня в эволюционном переходе от эндостиля к щитовидной железе.

«Природа мудра, — отмечает Штундл. — Вместо создания нового органа она преобразует уже существующий, как эндостиль. Клетки нервного гребня сделали этот переход возможным. Без них мы, возможно, до сих пор питались бы фильтрацией».

Дополнительная информация: Ян Штундл и др., Acquisition of neural crest promoted thyroid evolution from chordate endostyle, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adv2657

Источник: California Institute of Technology