Морское животное, настолько простое, что похоже на слоеный блин, может хранить секрет происхождения нейронов.
Плакозои — одна из пяти основных ветвей животных, наряду с билатерианами (к которым относятся все — от червей до человека), снидариями (кораллы и медузы), губками и ктенофорами (гребневики). Это самые простые организмы, состоящие из миллиметровых сгустков клеток без органов и частей тела. Они передвигаются в воде с помощью ресничек — крошечных волоскоподобных структур, поглощают питательные вещества, заглатывая частицы, и размножаются простым отпочковыванием потомства.
Плакозои выделились из других животных около 800 млн. лет назад, и на сегодняшний день известно всего несколько их видов. Однако новое исследование показало, что эти неприметные существа могут быть ключом к эволюции нервной системы. Оказалось, что плакозои содержат клетки, которые имеют поразительное сходство с нейронами, хотя они не столь сложны.
«Наши результаты вписываются в идею о том, что нейроны — это очень сложный тип клеток, эволюция которого происходила постепенно», — сказал автор исследования Ксавье Грау-Бове. «Возможно, мы видим остатки того, что при дивергенции с плакозоями было своего рода прародительским нейроном, имевшим, вероятно, другую функцию».
Грау-Бове и его коллеги приступили к систематическому генетическому изучению всех типов клеток плакозоидов. По его словам, клеточная биология этих маленьких организмов изучалась крайне редко:
«Мы начинаем практически с нуля».
Исследователи выделили девять основных типов клеток и несколько промежуточных, но наиболее интригующим оказалось подмножество, называемое пептидергическими клетками. Эти клетки способствуют движению плакозоидов, выделяя короткие цепочки аминокислот, называемые пептидами. Стимуляция различными пептидами приводит к изменению формы и движения плакозоидов, например, они могут сплющиваться, волнисто двигаться или сворачиваться, говорится в исследовании 2018 года.
Пептидергические клетки обнаружили удивительное сходство с нейронами, составляющими нервную систему таких животных, как человек. В частности, в них присутствуют белки, которые образуют так называемый «пресинаптический скаффолд». Нейроны общаются между собой, выделяя химические вещества через щель, называемую синапсом. Пептидергические клетки не имеют синапсов, но у них есть сходные с нейронами белковые комплексы, которые позволяют химическим веществам накапливаться и затем высвобождаться.
«Мы пока не знаем, что именно делает этот скаффолд в этих организмах», — сказал Грау-Бове. «Мы только знаем, что он там экспрессируется».
Команда обнаружила, что эти пептидергические клетки развиваются аналогично нейронам. Они также наблюдали обмен сообщениями между клетками с помощью нейропептидов — цепочек аминокислот, используемых нейронами в собственных системах обмена сообщениями.
Происхождение нейронов остается спорным вопросом среди биологов. У губок их нет, у гребневиков нейроны сильно отличаются от нейронов других животных, в то время как нервные системы цинидарий и билатерий имеют больше общего. Неясно, была ли нервная система у общего предка всех этих животных, а затем некоторые линии, например губки, отказались от нее, или же нервная система развивалась отдельно в нескольких линиях после их расхождения друг с другом.
По словам Грау-Бове, для ответа на этот вопрос потребуются дополнительные исследования ктенофор и их странных нервных систем, но новое исследование позволяет предположить, что нейроны медленно и постепенно развивались из более простых клеток, специализированных для коммуникации и обмена сообщениями.
Результаты исследования опубликованы в журнале Cell.
Нет комментариев