Нервная система высших животных состоит из отдельных клеток. Эти клетки обмениваются сигналами через специальные образования — синапсы. Синапсы бывают химическими, с посредниками между клетками, и, реже, электрическими — без посредников. Работа учёных, опубликованная в журнале Science, меняет это привычное представление об устройстве нервной системы.
Исследователи составили подробную карту нервной системы одного необычного животного и обнаружили нейроны, слитые воедино — без синапсов, с одной общей на всех мембраной. Животное, о котором идёт речь, — гребневик. Его латинское название Mnemiopsis leidyi, а по-русски он часто называется морским грецким орехом. Его можно принять за медузу, но гребневики медузам не родня. Они вообще мало кому родня и среди многоклеточных животных стоят особняком. Современная классификация выделяет их в отдельный тип — так же, как стрекающих, хордовых, моллюсков или, например, плоских червей.
На необычную нервную систему гребневиков учёные обратили внимание давно. У них не обнаружилось многих нейромедиаторов — ацетилхолина, серотонина, дофамина, норадреналина и других веществ, без которых невозможна работа нервной системы других животных, включая людей. Анализ генома гребневиков показал, что у них отсутствуют и гены, которые у других типов животных отвечают за развитие нейронов и формирование синапсов.
Но проверить, есть ли у гребневиков синапсы, удалось только сейчас и только группе Павела Буркхардта (Pawel Burkhardt) из университета Бергена в Норвегии. Буркхардт и его коллеги с помощью электронного микроскопа изучили нервную систему личинки морского грецкого ореха и составили её трёхмерную карту. Нервная система у гребневиков не самая примитивная — в ней есть даже подобие мозга, или центрального нервного узла, который управляет реакцией животного, например, на свет или изменение давления.
Оказалось, что отдельные участки нервной системы M. leidyi, включая центральный узел, состоят из образований, которые представляют собой несколько нейронов, объединённых в один. Внутри этих участков учёные не нашли ни синапсов, ни даже просто мембран, отделяющих одну клетку от другой. Хотя отдельные нейроны в других частях нервной системы гребневика есть — например, в щупальцах.
Увиденное исследователи назвали синцитием. Этим словом обычно обозначают ткань, в которой клетки вообще не разделены или разделены не полностью. Например, мицелий грибов — это синцитий. Мембраны, разделяющие клетки, в мицелии очень редки. Есть синцитий и в человеческом теле: классическим примером считаются крупные волокна скелетных мышц и сердца, в которых одной мембраной обычно окружено несколько ядер. Некоторые вполне раздельные клетки разных живых существ на разных этапах формирования представляют собой синцитий — например, человеческие сперматозоиды и яйцеклетки. Но синцитий такого масштаба у нейронов крупного животного учёные наблюдают впервые.
Работа Павела Буркхардта и коллег наделала много шуму. Ещё бы, ведь из-за неё придётся переписывать учебники! К тому же это открытие поднимает важные вопросы о том, как появились и эволюционировали нервные системы разных животных. Нервная система гребневиков так непохожа на другие, что учёные задаются вопросом: может быть, гребневики не унаследовали её у общего с другими животными предка, а когда-то обзавелись собственной?
Исследования животных с разными способами организации нервной системы и её аналогов привлекают учёных, потому что позволяют исследовать происхождение нашей нервной системы.