Маленькая складка в эмбрионе мухи изменила ход эволюции

Экспрессия генов в эмбрионе Drosophila melanogaster. Ядра показаны серым цветом, а цвета представляют экспрессию генов slp1 (голубой), btd (пурпурный) и eve (желтый). Автор: Bruno C. Vellutini / MPI-CBG / Nature (2025)

Исследователи из Института молекулярной клеточной биологии и генетики Макса Планка в Дрездене обнаружили, что небольшая складка ткани, известная как головная борозда, играет ключевую механическую роль в стабилизации эмбриональных тканей во время развития плодовой мушки Drosophila melanogaster.

Головная борозда — эволюционная новинка, которая образуется между головой и туловищем эмбрионов мух. Комбинируя компьютерное моделирование с экспериментами, учёные показали, что время и положение формирования этой складки критически важны для её функции — предотвращения механической нестабильности в эмбриональных тканях.

«Наши результаты показывают эмпирические доказательства того, как механические силы могут влиять на эволюцию инноваций в раннем развитии», — заявил руководитель исследования Павел Томанчак.

Исследователи обнаружили, что отсутствие головной борозды приводит к увеличению механической нестабильности эмбриональных тканей. Основными источниками механического стресса являются клеточные деления и движения тканей, характерные для гаструляции. Формирование головной борозды поглощает эти сжимающие напряжения.

Физическая модель, созданная совместно с группой Карла Модса, показала, что именно положение и время формирования складки, а не её сила, имеют решающее значение для буферизации механических сил.

Параллельное исследование, также опубликованное в Nature, выявило два различных способа, которыми мухи противодействуют механическим напряжениям во время эмбрионального развития: либо через формирование головной борозды, либо через широко распространенное деление клеток вне плоскости.

Это исследование демонстрирует, что механические силы могут формировать эволюцию новых особенностей развития, а не только влиять на развитие самого эмбриона.