В мозг гребенчатых медуз: ученые исследуют эволюцию нейронов

Нейроны, специализированные клетки нервной системы, возможно, являются самым сложным типом клеток, который когда-либо возникал. У человека эти клетки способны обрабатывать и передавать огромные объемы информации. Но то, как впервые появились такие сложные клетки, остается давним спором.


Теперь е в Японии выявили тип мессенджеров — молекул, которые передают сигналы от одной клетки к другой — которые, вероятно, функционировали в самой древней нервной системе.

Исследование, опубликованное 8 августа в Экология природы и я, также выявили ключевое сходство между нервной системой двух ранее расходящихся линий животных — линии медуз и анемонов (также называемых книдариями) и линии гребневиков (гребневиков), что подтвердило более раннюю гипотезу о том, что ы эволюционировали только один раз.

Несмотря на их мнимую простоту, о нервной системе древних животных известно очень мало. Известно, что из четырех линий животных, которые разветвились до возникновения более сложных животных, только гребенчатые желе (первая древняя линия, которая разошлась) и книдарии (последняя древняя линия, которая разошлась), обладают нейронами. Но уникальность нервной системы гребневиков по сравнению с той, что наблюдается у книдарий и более сложных животных, а также отсутствие нейронов в двух линиях, которые разошлись между собой, заставили некоторых ученых предположить, что нейроны эволюционировали дважды.

Но профессора Ватанабэ, который возглавляет отдел эволюционной нейробиологии в Окинавском институте науки и технологий (OIST), это не убедило.

«Действительно, в гребенчатых желе 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 нейронов».

В своем исследовании профессор Ватанабе сосредоточился на древней и разнообразной группе нейронных мессенджеров. Эти короткие пептидные цепи, называемые нейропептидами, сначала синтезируются в нейронах в виде длинной пептидной цепи, а затем расщепляются пищеварительными ферментами на множество коротких пептидов. Они являются основной формой мессенджеров, встречающихся у книдарий, а также играют роль в нейронной коммуникации у людей и других сложных животных.

Однако прошлые исследования, в которых пытались найти подобные нейропептиды в гребенчатых желе, не увенчались успехом. Основная проблема, объяснил профессор Ватанабэ, заключается в том, что зрелые короткие пептиды кодируются только короткими последовательностями ДНК и часто мутируют в этих древних линиях, что делает сравнение ДНК слишком сложным. Хотя искусственный интеллект идентифицировал потенциальные пептиды, они еще не прошли экспериментальную проверку.

Итак, исследовательская группа профессора Ватанабэ подошла к проблеме с нового направления. Они извлекли пептиды из губок, книдарий и гребневиков и использовали масс-спектрометрию для поиска коротких пептидов. Команде удалось найти 28 коротких пептидов у книдарий и гребенчатых медуз и определить их аминокислотные последовательности.