Мозг кальмара и человека развиваются одинаково, несмотря на то, что их пути разошлись 500 миллионов лет назад
Кажется, что план сложного развития мозга остается прежним, несмотря на 500 миллионов лет дивергентной эволюции
Открытие, сделанное с помощью камер с высоким разрешением, сфокусированных на сетчатке эмбрионов длинноперого кальмара (Doryteuthis pealeii), показывает, что, несмотря на 500 миллионов лет дивергентной эволюции, основной план эволюции сложных мозгов и нервных систем может быть одним и тем же, причем у широкого спектра видов.
Мозговитые беспозвоночные
Интеллект головоногих — класса морских животных, в который входят осьминоги, кальмары и каракатицы — уже давно вызывает восхищение у биологов. В отличие от большинства беспозвоночных, эти животные обладают замечательной памятью; могут использовать инструменты для решения проблем; невероятно преуспевают в маскировке; реагируют с любопытством, скукой или даже игривой недоброжелательностью на свое окружение; и могут видеть сны, если судить по цветной ряби, вспыхивающей на их коже во время сна.
Новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology, предполагает, что ключевые части формулы передового интеллекта, по крайней мере, на Земле, остаются прежними.
«Наши выводы были неожиданными, потому что многое из того, что мы знаем о развитии нервной системы у позвоночных, долгое время считалось особенным для этой линии», — заявила в своем заявлении старший автор исследования Кристен Кениг, молекулярный биолог из Гарвардского университета. «Наблюдая тот факт, что процесс очень похож, мы можем предположить, что эти две [линии передачи] независимо развили очень большие нервные системы, используя одни и те же механизмы для их построения. Это говорит о том, что эти механизмы могут играть ключевую роль в формировании сложных нейронных связей».
Как изучают мозг кальмаров
Чтобы изучить развивающийся мозг эмбрионов кальмара, ученые использовали флуоресцентные красители для маркировки особого типа стволовых клеток, называемых нервными клетками-предшественниками, а затем исследовали их развитие с помощью регулярных 10-минутных снимков с камер микроскопа. Камеры смотрели на сетчатку, где находится примерно две трети нервной ткани кальмара.
Как и у позвоночных, исследователи наблюдали, как клетки-предшественники кальмаров выстраиваются в структуру, называемую псевдомногослойным эпителием — длинную, плотно упакованную, которая формируется в качестве решающего шага в росте больших сложных тканей. Исследователи отметили, что размер, организация и движение ядра структуры были удивительно похожи на те же нервные эпителии у позвоночных; последние долгое время считались уникальной особенностью, которая позволила животным с позвоночником вырастить сложные мозг и глаза.
Это не единственный случай, когда ученые замечают головоногих, имеющих с нами общие неврологические схемы. Подобно людям, осьминоги и кальмары также имеют большое количество микроРНК (небольших молекул, которые контролируют экспрессию генов), обнаруженных внутри их нервной ткани.
В будущем команда хочет посмотреть, как и когда у кальмара появляются разные типы клеток по мере роста ткани, и сравнить этот процесс с тем, который наблюдается у эмбрионов позвоночных. Если план роста тот же, то, возможно, и график может быть таким же.
«Одним из важных выводов из такого рода работы является то, насколько ценно изучение разнообразия жизни. Изучая это разнообразие, вы действительно можете вернуться к фундаментальным идеям даже о нашем собственном развитии и наших собственных биомедицинских вопросах. Вы действительно можете ответить на эти вопросы» — отметила Кениг.