При поиске происхождения нашего мозга биологи из Университета Гейдельберга получили новые знания об эволюции центральной нервной системы и ее высокоразвитых биологических структур. Исследователи проанализировали нейрогенез на молекулярном уровне в организме Nematostella vectensis (литоральная роющая актиния из семейства Edwardsiidae.). Используя определенные гены и факторы сигнала, исследователи во главе с профессором Томасом Гольштейн (Thomas. Holstein) показали происхождение нервных клеток и проследили их на диффузной нервной сети простых низших животных, как актинии.
Результаты их исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Как кораллы и медузы, актинии — Nematostella vectensis — из семейства Cnidaria, которым более 700 миллионов лет. Она представляет собой простой мешочек, без скелета и всего с одним отверстием в теле. Нервная система этого оригинального многоклеточного животного организована в начальной сети нерва, который уже способен на простое поведение. Исследователи ранее предполагали, что эта сеть не свидетельствует о централизации, то есть это не локальная концентрация нервных клеток. В ходе исследований ученые обнаружили, что нерв зародышевой актинии образован множеством нейрональных генов и факторов сигнала, которые также находятся у позвоночных.
По словам профессора Гольштейн, происхождение первых нервных клеток зависит от сигнального пути Wnt, названного в честь сигнального белка Wnt. Он играет ключевую роль в эволюции различных типов клеток животных. Исследователи также обнаружили начальный признак того, что другой сигнальный путь активен в нейрогенезах морских анемонов – это BMP путь, который играет важную роль в централизации нервных клеток позвоночных. Этот путь контролирует эволюцию различных типов клеток в зависимости от концентрации белка, похожего на Wnt, но в другом направлении. Он проходит под прямым углом к пути Wnt, тем самым создавая асимметричную структуру нейронных типов клеток в диффузной нейроновой сети актинии.
«Это можно рассматривать как рождение централизации нейронной сети на пути к сложному мозгу позвоночных», — подчеркивает профессор Гольштейн.
В то время как путь Wnt вызывает образование первичной оси тела всех животных, от губок до позвоночных животных, сигнальный путь BMP также участвует в формировании вторичных оси тела (спины и живота) у развитых позвоночных.
«Результаты наших исследований показывают, что происхождение центральной нервной системы тесно связано с эволюцией осей тела», — объясняет профессор Гольштейн.
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Watanabe, Hiroshi; Kuhn, Anne; Fushiki, Manami; Agata, Kiyokazu; Özbek, Suat et al. (2014) Sequential actions of β-catenin and Bmp pattern the oral nerve net in Nematostella vectensis // Nature Communications — vol. 5
