В вопросе об эволюции и становлении нервных систем у разных животных существует две точки зрения: первая гласит о том, что нейроны возникли один раз и потом распространились по всем линиям животных с нервной системой. Другая же утверждает у разных групп они появились независимо.
Доказательствами своей правоты сторонники идеи, что у разных групп нейроны появились независимо, было сравнение двух групп простых по строению животных гребневиков и стрекающих.
Гребневики имеет сложную постоянную форму. Они обладают мышцами и системой протоков по всему организму, которые выполняют функцию пищеварения, выведения отходов, выведения половых продуктов, дыхания. Часть гребневиков тащит за собой липкие щупальца, на которые приклеивается добыча, а другая часть щупалец не имеет и охотятся, заглатывая жертву ртом. Нервная система у гребневиков довольно сложная для такой анатомии. На заднем конце тела у них имеется примитивный мозг, скопление связанных нейронов, прямо над которым находится орган равновесия – статоцист – и “ресничные поля”, выполняющие роль обоняния (хеморецепция), представляющие собой чувствительные участки кожи. От мозга отходит к остальной части гребневика 8 нервов, еще не оформленных и при ближайшем рассмотрении являющих просто пучки таких же нейронов, как в мозге. Тянутся эти нервы вдоль гребных пластинок (органов передвижения гребневика) и отвечают как за движение пластинок, так и за чувствительность к раздражениям. Помимо всего этого в покровах животного раскинута чувствительная сеть неупорядоченных нервных клеток. Но в нейронах гребневиков не были выявлены такие белки которве обеспечивают связь между нейронами у других животных, в том числе у родственных гребнавикам, но более примитивнвх стрекающих. У стрекающих, нервная система проста: она диффузная, то есть раскинута равномерно по всему телу. У большинства, правда, встречается плотное кольцо нейронов вокруг рта, а также централизация некоторых нервных скоплений, но общая картина здесь явно проще, чем у гребневиков.
Профессор Ватанабэ, возглавляющий отдел эволюционной нейробиологии в Окинавском институте науки и технологий (OIST), остался неубежденным в том, что нейроны гребневиков возникли независимо от медуз. Он считал, что у гребневиков такие же нейропептиды как и у всех, просто предыдущие исследователи их не заметили.
«Действительно, в гребневиках отсутствует много нервных белков, которые мы видим в более развитых линиях животных», — сказал он. «Но для меня отсутствие этих белков не является достаточным доказательством существования двух независимых возникновений нейронов».
В своем исследовании он сосредоточился на конкретной группе древних нейропептидов. Как он объяснял, основная проблема заключается в том, что эти древние пептиды способны часто мутировать, что усложняет их анализ.
Ватанабэ и его исследовательская группа решили стразу действовать масштабно. Они извлекли пептиды из губок (у которых нет нервной системы, но есть нечто вроде ее зачатков), гребневиков и стрекающих, а затем использовали метод масс-спектрометрии для обнаружения молекул, похожих на эти пептиды. Команде удалось найти 28 коротких пептидов у стрекающих и гребневиков и определить их аминокислотные последовательности, тем самым установив структуру.
Потом, зная молекулярные данные нейропептидов, они использовали флоуресцентную микроскопию клеток этих животных, заставив молекулы светиться и показывать, в каких клетках они есть, а в каких – нет.
Было обнаружено, что у гребневиков, имеющих 2 типа нейронов, один тип был похож на такие же как и у всех животных, то есть нейроны с отростками (аксонами и дендритами). Другой тип нейронов подобен ранней версии нейроэндокринных клеток, имеющих роль гормональных регуляторов.
Проанализировав и гребневиков, и стрекающих, ученые пришли к такому выводу: у этих двух типов все же есть общие нейропептиды.
В общем, у нейронов стркающих и гребневиков намного больше общего, чем считалось ранее, а самое главное состоит в схожести их “генетической подписи”, что говорит о том, что у двух форм был единый предок, уже обладавший нейронами.
Это позволяет нарисовать следующий рисунок эволюционного древа животных:
