Ученые из Берлинского музея естественной истории опубликовали статью в Science Advances, показывающую, что морские ежи обладают куда более сложной нервной системой, чем предполагалось ранее. Исследователи обнаружили, что их тело функционирует как единый нервный центр, с разветвленными нейронными сетями и светочувствительными клетками, напоминающими структуры человеческого глаза.
«Наши данные демонстрируют, что животные без классического мозга все же способны развивать организованную нервную систему, аналогичную мозговой. Это коренным образом меняет представления о том, как могла эволюционировать сложная нервная система», — отметил ведущий автор исследования Джек Ульрих-Лютер.
Голова по всему телу
Морской еж, на первый взгляд простой колючий обитатель морского дна, оказывается по сути «мозгом всего тела». Разветвленная нервная сеть охватывает все участки организма, а специализированные фоторецепторы на поверхности позволяют существу воспринимать свет. Такая структура делает морских ежей необычным примером животных, у которых функции мозга распределены по всему телу, а не сосредоточены в одной центральной области.
Используя современные методы анализа отдельных клеток и изучения активности генов, ученые выяснили, что тело взрослого морского ежа устроено необычно. Почти весь организм функционирует как «голова»: гены, которые у других животных формируют тело, у морских ежей активны лишь во внутренних органах, таких как кишечник и водно-сосудистая система. Настоящего туловищного отдела у них нет — все тело покрыто разветвленной нервной сетью и светочувствительными клетками.
Исследователи подчеркивают, что нервная сеть морского ежа не является хаотичной. Это высокоорганизованная структура с разнообразными нейронами и нейропептидами, способными выполнять сложные сигнальные функции.
Радикальная перестройка тела
Особенность морских ежей и их родственников, таких как морские звезды, заключается в смене симметрии в ходе развития. Изначально эти животные имеют двустороннюю симметрию, но по мере взросления претерпевают «радикальную метаморфозу», формируя пятилучевую структуру.
Исследователи заинтересовались тем, как один геном может обеспечивать два столь разных плана строения тела. Для этого они изучили морских ежей сразу после завершения метаморфоза, выявляя, какие клетки и гены обеспечивают столь значительные изменения. Оказалось, что ключевую роль играет именно разветвленная сеть нейронов.
Свет и ощущение мира
Фоторецепторы на поверхности морских ежей показывают, что животные способны воспринимать свет, а их нейронные кластеры работают как распределенный мозг. Эти клетки могут комбинировать разные белки, чтобы улавливать и обрабатывать световые сигналы.
«Эти результаты позволяют пересмотреть представление о "простоте" морских ежей. Их нервная система гораздо сложнее, чем считалось, а возможности восприятия мира шире», — добавляет Ульрих-Лютер.
Новое понимание эволюции
Работа исследователей демонстрирует, что эволюция нервной системы могла идти различными путями. Морские ежи показывают, что сложные когнитивные функции и обработка информации могут существовать без централизованного мозга. Сеть распределенных нейронов и наличие фоторецепторов обеспечивают координацию движений, реакцию на свет и, вероятно, восприятие окружающей среды более сложное, чем предполагалось.
Ученые отмечают, что их открытие — лишь начало. Многое о сенсорных и когнитивных возможностях морских ежей остается неизвестным науке.
«Скорее всего, мы видим только верхушку айсберга», — заключает Ульрих-Лютер.
Биологи, наконец, поняли, как передвигается по дну уникальный коралл — видео
Черви с двумя головами поставили биологов в тупик
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram