Японские ученые выволокли нервы гребневикам!

Восьмого августа в журнале Nature Ecology and Evolution ученые из Окинавского института науки и технологий (OIST) опубликовали исследование эволюции нейронов у животных, впервые дифференцировавшихся на основные ветки развития фауны.

Различные исследователи по всему миру уже давно вели споры о том, как именно появились и эволюционировали нейроны. Проблема состояла в занимательном факте: есть четыре разные линии развития животных, но нейроны и выполнявшие функцию передачи информации молекулы, есть только у двух – самой ранней по ответвлению и самой поздней (медузы и анемоны и гребневики соотв.). А еще гребневому желе не доложили нервных белков, которые есть у более развитых животных.

Конечно, исходя из этих фактов логично предположить, что нейроны могли эволюционно развиться у этих двух ветвей независимо, т.к. разница во времени между расхождением ветвей огромна. Однако у профессора Ватанабэ, главу отдела эволюционной нейробиологии, данная логика вызвала сомнения, и данное исследование было призвано убедиться в их истинности.

Для этого было решено смотреть на нейронные мессенджеры (молекулы, передающие информацию). Формируются они из синтеза нейронами длинных пептидов (белков), которые в последствии разделяются на более короткие с помощью пищеварительных ферментов. Именно эти нейропептиды используются животными для нейронной коммуникации, но с поиском соответствующих друг другу молекул возникли проблемы – традиционый способ сравнения «найди десять сходств» в ДНК оказался слишком сложным, так как кодирующие эти самые белки участки очень короткие и активно мутируют.

На этом можно было бы и закончить, посчитав задачу слишком сложной для решения, но восточная культура поощеряет упорство и терпение, а потому Ватанабэ решил пойти другим путем. Исследователи вытащили пептиды из губок, книдарий(медузы и анемоны) и гребневиков и подвергли их рассмотрению через масс-спектрометры. Анализ выявил 28 искомых коротких пептидов у последних двух и определили аминокислотную последовательность для каждого. Визуализация же структур под флуоресцентным микроскопом рассказала и о том, какими именно клетками были произведены данные белки, но тут ученых подстерегала новая интересность – клеток оказалось два типа.

Первые, весьма гомологичные* нейритам – коротким нейронам – вырабатывали нейробелки для гребенчатых желе, а вот вторые даже близко нейритов не содержали. Исследователи предположили, что они относятся к ранним нейроэндокринным клеткам (получающим сигнал нейрона, а возвращающих гормоны в качестве реакции) и продолжили сравнения. Помимо некоторых общих пептидов нашлись и аналогичные друг другу наборы белков, поддерживающих работу нейронов. Именно их наличие позволяет утверждать о генетическом сходстве, так как именно гены кодируют их последовательность-состав

Благодаря данному исследованию наука может с большей уверенностью утверждать, что эволюционное появление нейронов произошло всего один раз, нежели два. Более того, данное исследование ставит новые интересные вопросы перед исследователями: как так вышло, почему и зачем различаются нейропептиды у исследуемых групп древнейших, а также почему оставшиеся две ветви от них отказались, да и вообще зачем они были нужным нашим предкам. А как известно, каждое знание о прошлом дает преимущества перед неизбежным будущем!

*гомологичные – схожие по виду и происхождению.