Мышиную лапу усовершенствовали генетически

Дополнительные нейронные каналы связи между мозгом и лапой дали животным возможность совершать более сложные движения.

Кисть примата выглядит более совершенным инструментом, чем кисть грызуна: мы можем делать руками массу сложных манипуляций, тогда как для мыши даже просто схватить что-то в кулак уже оказывается довольно сложной задачей.

Конечно, грызунам, да и множеству других зверей, возможность делать какие-то сложные движения лапами вроде как без надобности. Но речь в данном случае о другом: совершенно очевидно, что нейронный механизм, позволяющий управлять кистью, совершил у людей и обезьян довольно заметный эволюционный скачок.

Работу мышц контролируют специальные зоны в головном мозге, которые генерируют двигательный импульс, отправляя его по специальным проводящим путям в спинном мозге к соответствующим мышцам. Эти проводящие пути представляют собой нейронные цепи, в которых клетки контактируют друг с другом с помощью аксонов – очень и очень длинных отростков. 

Когда нейронный «провод» только начинает формироваться, очень важно, чтобы нейронные отростки росли туда, куда надо. Отладка проводящих путей происходит после рождения, когда детеныш в буквальном смысле встает на ноги. И здесь главную роль играют два рода белков: семафорины и рецепторы к семафоринам, называемые плексинами.

Семафорины запрещают нейронным отросткам расти туда, куда не следует: если нейрон пытался прорасти в какое-то место и вдруг почувствовал семафориновый сигнал, то нейронный отросток немедленно изменит направление. У мышат один из семафоринов формирует проводящие пути, контролирующие движение конечностей; поскольку мыши преимущественно просто бегают на своих четырёх лапах, сигнальные белки подавляют формирование нейронных путей, которые позволяли бы совершать более сложные движения.

Исследователи из Детского медицинского центра Цинциннати вместе с коллегами из Йеля и некоторых других научных центров выяснили, какой именно рецепторный белок работает у мышей, когда у них формируются двигательные проводящие пути. В статье в Science говорится, что если этот белок под названием PlexA1 (то есть плексин A1) отключить, то у животных начинают лучше работать кисти: в частности, мыши-мутанты лучше справляются со спагетти и другой едой, которую нужно было хватать и удерживать в кулачке.

А вот в тестах на общую координацию, в которых требовалось просто пройти по особо сложной поверхности, никакой разницы между нормальными животными и животными с выключенным рецептором не было. Иными словами, без рецепторного белка двигательные нейроны смогли проложить дополнительные «провода» к лапам, и дополнительный нейронный контроль позволил мышам выполнять достаточно сложные манипуляции.