Конкретная задача в рамках обозначенной научной проблемы состоит в том, чтобы выявить закономерности участия сигнальных путей Wnt, FGF и TGF-beta в формировании и поддержания осей симметрии у животных с кардинально различающимися планами строения и способами спецификации клеток в развитии. Характерной чертой для небилатеральных многоклеточных (в первую очередь, губок и книдарий) является хаотичное и вариабельное дробление с очень поздним индукционным определением клеточных судеб и осей симметрии. Гомологичны ли эти оси (орально-аборальной и директивной) у всех низших Metazoa и каково их соотношение с осями яйца и организацией аполярного зародыша до сих пор остается загадкой. Выявление механизмов осевой спецификации на разных стадиях онтогенеза книдарий, а также их сравнение с таковыми у билатерий имеет огромный потенциал для понимания путей эволюции жизни на Земле.
Одним из самых причудливых и непознанных типов эмбриогенеза является спиральное развитие, в котором кардинально могут различаться время и способ осевой спецификации, приводящие к фантастическому разнообразию взрослых планов строения. Ранние зародыши Spiralia уникальны тем, что благодаря строго упорядоченному и эволюционно консервативному расположению бластомеров они имеют симметрию вращательного характера. Мы планируем проследить, как такая организация замещается билатерально-симметричной топологией зачатков в срезе сравнительно-эмбриологического, молекулярно-генетического, транскриптомного и функционального анализа. Для этого мы подобрали модели с гомо- и гетероквадрантным квартетным спиральным дроблением, позволяющие сравнить конкретные механизмы осевой спецификации.
На избранных моделях эмбрионального развития книдарий и аннелид нам предстоит описать клеточные и молекулярные признаки поляризации зародыша, проследить за морфогенезами, оформляющими эту полярность на микроанатомическом уровне, установить дифференциальный транскриптомный профиль сигнальных путей, а также определить источники и мишени индукционных влияний. На основе полученных данных мы планируем теоретически разработать понятие об эмбриональном организаторе применительно ко всем Metazoa. В дополнение к анализу эмбриогенеза мы планируем привлечь модели почкования колоний, анаморфного роста и регенерации, в которых поддержание осевых отношений обладает своей спецификой. В результате комплексного сравнительного анализа мы планируем наметить основные эволюционные тенденции, обуславливающие проморфологическое разнообразие Cnidaria и Spiralia. Решение этой задачи выведет все понимание филогенеза Eumetazoa на качественно новый уровень.