Биологи опровергли представление о примитивности органов чувств у древнейших бесчелюстных, обнаружив у миксин огромный арсенал рецепторов для поиска добычи. Исследователи доказали, что способность различать сложные запахи и аминокислоты появилась у общего предка позвоночных задолго до возникновения челюстей.
Миксины — хищные животные, напоминающие склизкий шланг. Они обитают в полной темноте на морском дне, где ищут ослабленных жертв и падаль, полагаясь исключительно на нюх. Миксины очень древние животные: их предки отделились от наших примерно 500 миллионов лет назад, а, собственно, миксины известны более 300 миллионов лет. Они не слишком изменились с тех пор.
Эволюционисты долгое время считали этих «живых ископаемых» обладателями базовой, упрощенной версии обоняния. Сравнение с их ближайшими родственниками, миногами, показывало противоречивую картину: у тех доминировали одни типы рецепторов, а другие, важные для высших животных, практически отсутствовали. Ученым предстояло выяснить, был ли общий предок всех позвоночных генетически простым, или каждая ветвь развивала свои инструменты независимо.
Авторы исследования, опубликованного в журнале iScience, просканировали геном прибрежной миксины (Eptatretus burgeri) и проверили, какие гены реально работают в ее «носу». Они не ограничились компьютерным анализом: с помощью метода гибридизации in situ ученые окрасили срезы обонятельного эпителия, чтобы под микроскопом увидеть, в каких именно клетках и слоях ткани включаются найденные рецепторы.
Результаты анализа выявили узкую специализацию: миксина оказалась генетически «заточена» под определенный тип химических сигналов. В ее ДНК обнаружили 135 генов вомероназальных рецепторов типа 2 (V2R), отвечающих за распознавание аминокислот и пептидов — маркеров пищи. При этом у миксин полностью отсутствовали рецепторы типа TAAR (улавливающие амины, например запах разложения), на которые во время эволюции сделали ставку миноги. Гистология подтвердила, что нос миксины устроен сложно: разные типы рецепторов расположены в нем строгими слоями, напоминая организацию обоняния у млекопитающих.
Это открытие меняет схему эволюции чувств. Оказывается, общий предок всех позвоночных, живший более 500 миллионов лет назад, уже обладал полным и сложным набором инструментов для обоняния. В дальнейшем древние группы не застыли в развитии, а пошли разными путями: миноги специализировались на одних запахах, а миксины создали свою уникальную, гипертрофированную систему рецепторов V2R для выживания в темноте.