Фототаксис (движение к источнику света или от него) широко распространен среди морских личинок. На поздних стадиях развития у личинок развиваются дополнительные глаза. С помощью этих глаз личинки могут переключаться между положительным (движение к свету) и отрицательным (движение от света) фототаксисом.
«Мы увидели, что вместо того, чтобы плыть к свету, личинки часто уплывают от света», – утверждает автор исследования, Gáspár Jékely.
В течение первых двух дней жизни зародыши червя имеют самые простейшие глаза на планете, которые состоят из одного фоторецептора с одним пигментом. Тем не менее, после 3 дней развития, эти глаза преобразовываются в две пары более сложных глаз. Эти новые глаза состоят из нескольких клеток фоторецепторов, пигментных клеток и линзы. Кроме того, у них развиваются простые нейронные сети для преобразования световых лучей.
С помощью электронного микроскопа ученые более подробно изучили эту нейронную сеть. В этой системе они определили 71 нейронов, которые связаны с более чем 1000 нервными соединениями в так называемые синапсы. Ученые обнаружили, что световой сигнал передается на ресничное тело и достигает мускулатуры тела. Кроме того, глаза были связаны между собой на нейронном уровне.
В ходе эксперимента личинки плавали в прозрачном контейнере и освещались с одной стороны. В результате, личинки отдалялись от света. Ученые также фармакологически заблокировали нейронную связь между клетками фоторецепторов и мускулатуры. Хотя при этих изменениях личинки все еще могли плавать, они больше не реагировали на свет. Кроме того, ученые смогли определить некоторые нейроны, которые блокируют сигналы, поступающие от фоторецепторов с противоположной стороны личинки.
«Это повышает контраст между условиями света и темноты и улучшает процесс фототаксиса», – утверждает одни из авторов исследования, Nadine Randel.
Впервые ученые смогли полностью описать нейронную сеть простой зрительной системы. В результате ученые получили более глубокие знания об эволюции глаза.
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
N. Randel, A. Asadulina, L. A. Bezares-Calderon, C. Veraszto, E. A. Williams, M. Conzelmann, R. Shahidi, G. Jekely. Neuronal connectome of a sensory-motor circuit for visual navigation // eLife (2014)
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
