Ктенофорите, или гребенестите, са странни желеобразни животни, които присветват в океана, задвижвани от малки реснички. Те са загадъчна група, чийто произход датира от приблизително 540 милиона години и не е сигурно точно кога са се отделили от останалата част от дървото на живота.
Сега изследователите са открили, че тези подобни на извънземни същества са дори по-странни, отколкото са предполагали: Тяхната нервна система е като нищо невиждано досега. Вместо да се разчита за комуникация на пролуки между нервните клетки, наречени синапси, поне част от нервната система на ктенофора е слята.
„Всъщност не сме виждали това при никое друго животно преди“, разказва пред Live Science съавторът на изследването Майке Кителман (Maike Kittelmann), биолог по клетки и развитие в университета Оксфорд Брукс, Великобритания. „Това означава, че има други начини, по които невроните могат да се свързват един с друг.“
Еволюция на нервната система
Откритието повдига въпроси за това как всички нервни системи са еволюирали и добавя принос към дългогодишен дебат за това как гребенестите са свързани с останалата част от животинското царство. Много учени смятат, че нервната система при животните се е развила само веднъж, в някакъв момент след като гъбите са се отделили от останалата част от животинското царство, тъй като гъбите нямат нервна система. Но някои учени смятат, че ктенофорите са се отделили от другите животни по-рано и са развили собствената си нервна система отделно.
Кредит: DOI: 10.1126/science.ade5645
Гребенестите нямат мозък, но имат подобна на мрежа система от неврони. Именно в тази нервна мрежа изследователите откриват слетите неврони. Странната слята подредба може да подсказва, че тези системи са се развили независимо, отбелязва Китълман. Но това все още е отворен въпрос.
„Наистина не знаем със сигурност“, признава Китълман.
Новото изследване, публикувано в списание Science, разглежда ктенофорите в ранен етап на развитие, когато са само на няколко дни. На този етап гребенестите могат да се движат свободно и дори да се размножават, но не са напълно възрастни. (В зависимост от вида, ктенофорите имат продължителност на живота между около месец и няколко години.)
По-голямата част от нервните клетки при животните комуникират чрез синапси, които са празнини между клетките. За да предават сигнал, т.е. да „комуникират“, невроните освобождават химични вещества, наречени невротрансмитери през тези празнини. Но новото проучване установи, че в мрежата на ктенофорните нерви клетките са слети и техните мембрани са свързани, така че пътят от клетъчно тяло до клетъчно тяло е непрекъснат. Тази структура се нарича синцитиум.
Пример на синапс (в розово) и синцитиум (в синьо) Кредит: Frontiers in Neurology. 11. 10.3389/fneur.2020.626658.
„Има някои други животни, които показват слети неврони, но не до такава степен, че да образуват цяла нервна мрежа“, пояснява съавторът на изследването Павел Буркхард (Pawel Burkhardt), който изучава еволюционния произход на невроните и синапсите в Норвежкия университет в Берген.
Слети невронни мрежи
Откритието повдига цял набор от нови въпроси, коментира Буркхард, от това как се развива тази слята мрежа до това как функционира. Същите клетки, които са слети заедно, правят връзки и с други нервни клетки чрез синапси, а други части на нервната система на ктенофора също използват синапси. Не е ясно, казва Буркхард, защо гребенестите използват два различни метода за комуникация между техните нервни клетки.
Нервната мрежа на ктенофор. Кредит: DOI: 10.1126/science.ade5645
Една от възможностите е, че слятата нервна система има известно предимство за възстановяване и заздравяване на тъканите, посочва Лесли Бабонис (Leslie Babonis), еволюционен биолог от университета Корнел, който не е участвал в новото проучване. Ктенофорите са способни да регенерират изцяло ново животно от малко парче плът.
„Може би това е една от тайните на тяхната невероятна способност за регенерация“, обяснява Бабонис.
Изследователският екип е разгледал само един вид ктенофор - Mnemiopsis leidyi - в един етап на развитие, така че сега планират да разберат дали други видове имат слети невронни мрежи и дали това сливане продължава през целия живот на животното.
Това може да помогне да се отговори на въпроси относно еволюцията на нервната система и дали тя е възникнала веднъж, два или повече пъти. Ако много гребенести имат уникалната слята нервна система, това би могло да придаде достоверност на хипотезата, че гребенестите са развили нервната си система отделно от другите животни. Но също така е възможно всички животински нервни системи все пак да имат общ произход и ктенофорите да са развили сливането по-късно, смятат изследователите.
Изследователският екип е разгледал само един вид ктенофор - Mnemiopsis leidyi (на снимката горе). Подобните на извънземни ктенофори имат невиждана досега нервна система. Кредит: Wikimedia Commons
Нервната система на малък брой филогенетични линии са изследвани внимателно, отбелязва Леонид Мороз (Leonid Moroz), биолог от Лабораторията за морски бионауки към Университета на Флорида. Мороз не участва в настоящото проучване, но ръководи проучване от 2014 г. на ктенофорите, което установи, че генетичната и химическа основа на нервната система на гребенестите е доста различна от тази, наблюдавана при други животни.
Ако нервната система е стихотворение, казва Мороз, ктенофорите използват различна азбука от останалата част от животинското царство, за да напишат своята. Той твърди, че тези животни са развили нервната си система независимо и че други недостатъчно проучени животни може да са направили същото. Разкриването на това разнообразие може да доведе до по-задълбочено разбиране на това как възникват неврологичните разстройства.
„Трябва да разберем синтаксиса, трябва да разберем граматиката“, коментира Мороз. "Но не можем да го направим само с един или няколко вида."
Справка: Syncytial nerve net in a ctenophore adds insights on the evolution of nervous systems
Pawel Burkhardt, Jeffrey Colgren, Astrid Medhus, Leonid Digel, Benjamin Naumann, Joan J. Soto-Angel, Eva-Lena Nordmann, Maria Y. Sachkova and Maike Kittelmann
SCIENCE 20 Apr 2023 Vol 380, Issue 6642 pp. 293-297
DOI: 10.1126/science.ade5645
Източник: Alien-like comb jellies have a nervous system like nothing ever seen before, Live Science
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари