Древнейшая нервная система гребневика работает не так, как все известные нервные сети

Исследователи из Гейдельбергского университета расшифровали первую в истории карту нервной сети животного — гребневика Mnemiopsis leidyi. Ученые детально изучили структуру древнейшей нервной системы, которая кардинально отличается от всех известных.
Владимир Губайловский
Владимир Губайловский
Древнейшая нервная система гребневика работает не так, как все известные нервные сети
Mnemiopsis leidyi — медузоподобные животные, которые передвигаются с помощью ресничек. https://www.sciencenews.org/article/jellyfish-nervous-system-animal
Гребневик — морское желеобразное животное с прозрачным телом, передвигающееся с помощью восьми рядов ресничек-гребней. Представитель одной из древнейших групп многоклеточных животных на Земле, появившихся сотни миллионов лет назад. Гребневик Mnemiopsis leidyi по форме размеру похож на мячик для гольфа. Всего у него около 10 тысяч нейронов.

Ученые впервые создали полную карту нервных соединений у животного с сетевой нервной системой. Объектом исследования стал гребневик Mnemiopsis leidyi — представитель древнейшей группы животных, чья нервная система кардинально отличается от всех известных науке.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В отличие от позвоночных, насекомых и червей, имеющих центральный мозг или нервный тяж, гребневики обладают диффузной нервной сетью — переплетением нейронов, распределенных по всему телу.

Эта трехмерная реконструкция нервной системы гребневика показывает структуру его нервной сети (фиолетовый), а также близлежащие структуры и другие компоненты нервной системы. Два вида нервных клеток — сенсорные клетки (светло-голубые) и мезоглеальные нейроны (желтые) — существуют вне нервной сети. Как они взаимодействуют с нервной сетью, пока неизвестно, как и роль мезоглеальных нейронов. Эти нервные клетки находятся в студенистом слое тела животного и могут обеспечивать нервную сеть питательными веществами или другой поддержкой.
Эта трехмерная реконструкция нервной системы гребневика показывает структуру его нервной сети (фиолетовый), а также близлежащие структуры и другие компоненты нервной системы. Два вида нервных клеток — сенсорные клетки (светло-голубые) и мезоглеальные нейроны (желтые) — существуют вне нервной сети. Как они взаимодействуют с нервной сетью, пока неизвестно, как и роль мезоглеальных нейронов. Эти нервные клетки находятся в студенистом слое тела животного и могут обеспечивать нервную сеть питательными веществами или другой поддержкой.
https://www.sciencenews.org/article/jellyfish-nervous-system-animal

Чтобы реконструировать все клетки и синапсы в 50-микрометровом сенсорном органе ученые разрезали ткань личинки гребневика на слои толщиной 50 нанометров и изучали под сканирующим электронным микроскопом.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Анализ выявил всего три нервных клетки в крошечном органе равновесия гребневика. Каждая из них содержит несколько ядер в общей оболочке, что крайне необычно для нейронов. Один большой нейрон играет роль главного координатора и связан со всеми восемью балансировочными клетками, которые чувствуют силу тяжести. Два других нейрона работают как помощники — каждый управляет четырьмя балансировочными клетками.

Соединение без соединений

Главное открытие оказалось неожиданным. «Каноническое понимание сенсомоторной координации предполагало бы, что механосенсорные балансировочные клетки образуют синапсы с нейронами для координации колебаний ресничек», — говорит соавтор работы Кеи Йокура. Исследователи ожидали увидеть логичную схему: датчики гравитации передают сигналы балансировочным нервным клеткам, а те командуют крошечными ресничкам-веслам, как двигаться.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Морфология аборального (сенсорного) органа у Mnemiopsis leidyi.
Морфология аборального (сенсорного) органа у Mnemiopsis leidyi.
https://elifesciences.org/reviewed-preprints/108420v1

Вместо этого ученые обнаружили, что балансировочные клетки вообще не подключены к нервной сети — между ними нет прямых электрических связей. Это можно сравнить с рулем автомобиля, который не соединен с колесами, но машина почему-то все равно поворачивает в правильную сторону. Отсутствие прямых связей с сенсорными клетками предполагает, что нервная сеть выполняет координирующую функцию для синхронизации ресничек, возможно получая информацию об окружающей среде через химические сигналы-нейропептиды, которые распространяются по телу.

Это открытие показывает, что древние нервные системы могут работать по совершенно иным принципам, чем современные.