SA: морские ежи практически состоят из одного мозга

Фото из открытых источников

Морские ежи могут выглядеть как шар с шипами, который только и ждет, чтобы на него наступили в приливной зоне, но эти колючие звери скрывают в себе гораздо больше, чем просто икра и зубы. Новое исследование было опубликовано в журнале Science Advances.

Исследование показывает, что нервная система морских ежей гораздо сложнее, чем мы думали. Оказывается, эти существа обладают «мозгом, охватывающим всё тело», и, по крайней мере по своей генетической структуре, они удивительно похожи на наш собственный мозг.

Группа ученых под руководством биолога-онтологиста Периклиса Паганоса из зоологической станции Антон Дорн в Италии сделала это открытие, исследуя метаморфоз фиолетовых морских ежей (Paracentrotus lividus), которые трансформируются из свободно плавающих планктонных личинок в более знакомую нам зрелую форму с инкрустацией шипами.

Половое созревание у ежей происходит более стремительно, чем у бабочки, и в ходе этого процесса морские существа пересекают некоторые из самых глубоких границ эволюции животных.

На стадии личинки морские ежи имеют форму тела, состоящую из двух примерно зеркально отражённых половин, что известно как билатеральная симметрия. Но по мере взросления морские ежи приобретают форму, более похожую на форму медуз и морских звёзд, что известно как радиальная симметрия, поскольку её строение примерно зеркально отражается в пяти секциях от центра.

Оказывается, на этой стадии развития у ежа присутствует удивительный набор типов нейронных клеток, образующих единую систему по всему телу морского ежа. И это не нервы, отходящие от мозга: по сути, это и есть мозг существа.

Исследователи создали клеточный атлас недавно созревшего морского ежа, отметив, какие гены были активированы в тех или иных клетках. Анализ показал, что, хотя многие клетки тела активировали схожие гены по обе стороны метаморфоза, их нейроны претерпели существенные изменения.

«Хотя для создания нейронов используется один и тот же генетический инструментарий, результаты нейрогенной программы существенно различаются между двумя проанализированными этапами жизни», – поясняют исследователи.

Разнообразие нейронов у молодой особи морского ежа в корне опровергает идею о том, что центральная нервная система иглокожих «проста» только потому, что у них отсутствует централизованный мозг.

Более половины клеточных кластеров, картированных в атласе ювенильных клеток, состояли из нейронов, экспрессирующих широкий спектр молекулярных сигнатур. 

По словам исследователей, это говорит о том, что у пурпурных морских ежей нервная система гораздо более сложная, чем децентрализованная нервная сеть, представляющая собой простую сеть взаимосвязанных нейронов и ганглиев.

Фактически, исследователи даже описывают эту нервную систему как «всеохватывающее», а не «не имеющее мозга» состояние, при этом весь план тела напоминает голову позвоночного, наполненную сложными нейронами.

«Наши результаты показывают, что животные без традиционной центральной нервной системы все равно могут развивать организацию, подобную мозгу», — говорит биолог-эволюционист Джек Ульрих-Лютер из Музея естественной истории Берлина. «Это фундаментально меняет наши представления об эволюции сложных нервных систем».