Ученые, которые наблюдали, как нервные клетки соединяются внутри глаз растущего кальмара, раскрыли удивительную тайну — мозг головоногих моллюсков эволюционировал независимо, чтобы развиваться так же, как и наш.
Открытие, сделанное с помощью камер с высоким разрешением, сфокусированных на сетчатке эмбрионов длинноперого кальмара (Doryteuthis pealeii), показывает, что, несмотря на 500 миллионов лет дивергентной эволюции, основной план эволюции сложных мозгов и нервных систем может быть одним и тем же, причем у широкого спектра видов.
Мозговитые беспозвоночные
Интеллект головоногих — класса морских животных, в который входят осьминоги, кальмары и каракатицы — уже давно вызывает восхищение у биологов. В отличие от большинства беспозвоночных, эти животные обладают замечательной памятью; могут использовать инструменты для решения проблем; невероятно преуспевают в маскировке; реагируют с любопытством, скукой или даже игривой недоброжелательностью на свое окружение; и могут видеть сны, если судить по цветной ряби, вспыхивающей на их коже во время сна.
Новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology, предполагает, что ключевые части формулы передового интеллекта, по крайней мере, на Земле, остаются прежними.
«Наши выводы были неожиданными, потому что многое из того, что мы знаем о развитии нервной системы у позвоночных, долгое время считалось особенным для этой линии», — заявила в своем заявлении старший автор исследования Кристен Кениг, молекулярный биолог из Гарвардского университета. «Наблюдая тот факт, что процесс очень похож, мы можем предположить, что эти две [линии передачи] независимо развили очень большие нервные системы, используя одни и те же механизмы для их построения. Это говорит о том, что эти механизмы могут играть ключевую роль в формировании сложных нейронных связей».
Как изучают мозг кальмаров
Чтобы изучить развивающийся мозг эмбрионов кальмара, ученые использовали флуоресцентные красители для маркировки особого типа стволовых клеток, называемых нервными клетками-предшественниками, а затем исследовали их развитие с помощью регулярных 10-минутных снимков с камер микроскопа. Камеры смотрели на сетчатку, где находится примерно две трети нервной ткани кальмара.
Как и у позвоночных, исследователи наблюдали, как клетки-предшественники кальмаров выстраиваются в структуру, называемую псевдомногослойным эпителием — длинную, плотно упакованную, которая формируется в качестве решающего шага в росте больших сложных тканей. Исследователи отметили, что размер, организация и движение ядра структуры были удивительно похожи на те же нервные эпителии у позвоночных; последние долгое время считались уникальной особенностью, которая позволила животным с позвоночником вырастить сложные мозг и глаза.
Это не единственный случай, когда ученые замечают головоногих, имеющих с нами общие неврологические схемы. Подобно людям, осьминоги и кальмары также имеют большое количество микроРНК (небольших молекул, которые контролируют экспрессию генов), обнаруженных внутри их нервной ткани.
В будущем команда хочет посмотреть, как и когда у кальмара появляются разные типы клеток по мере роста ткани, и сравнить этот процесс с тем, который наблюдается у эмбрионов позвоночных. Если план роста тот же, то, возможно, и график может быть таким же.
«Одним из важных выводов из такого рода работы является то, насколько ценно изучение разнообразия жизни. Изучая это разнообразие, вы действительно можете вернуться к фундаментальным идеям даже о нашем собственном развитии и наших собственных биомедицинских вопросах. Вы действительно можете ответить на эти вопросы» — отметила Кениг.