Кто из животных придумал нейроны
Клеточно-молекулярные структуры, отдалённо напоминающие синапс, появились у чрезвычайно простых пластинчатых, живущих без нервной системы.
Нервная система есть почти у всех животных. Речь не обязательно идёт о сложном обособленном мозге и разветвлённой системе периферических нервов – нервная система может представлять собой просто децентрализованную сеть нейронов в толще тела, как, например, у гребневиков и медуз. Тем не менее, у губок и пластинчатых нет и этого.
Про губок мы слышим чаще, и более-менее представляем себе, как они выглядят. У них нет настоящих тканей и органов, есть только более или менее специализированные клетки или пласты клеток, выполняющие определённые функции. Их образ жизни под стать строению: будучи водными, преимущественно морскими существами, губки сидят на месте, питаясь отфильтрованной из воды органикой; лишь некоторые из них способны перемещаться на несколько миллиметров в день. Пластинчатые – крохотные плоские существа размером 2–3 мм, живущие в тёплых морях (и во множестве лабораторий по всему миру). Они медленно ползают по поверхности, подобно амёбам, в поисках съедобной органики. От губок их отличает не только сравнительно активный образ жизни, но и устройство тела: пластинчатые дальше продвинулись в смысле формирования настоящих тканей.
Настоящих нейронов, которые могут генерировать электрохимический импульс и передавать его другим, ни у губок, ни у пластинчатых нет. Однако два года назад в Science была опубликована статья, в которой говорилось, что у губок есть некие клетки (названные нейроидами), отдалённо напоминающие нервные. Клетки-нейроиды выпускают из себя некие молекулярные сигналы, которые принимают другие клетки, создающие ток воды по каналам внутри губок. В зависимости от сигналов, выпущенных нейроидами, ток воды усиливается или останавливается.
И вот сейчас сотрудники Центра геномной регуляции Научно-технологического института Барселоны пишут в Cell, что нечто похожее есть и у пластинчатых. Исследователи решили пересчитать все их типы клеток с учётом межвидовых различий. Типы клеток вычленяли в том числе и по генам, которые в них работают, а также по регуляторным участкам в геноме, которые управляют активностью этих генов. Между разновидностями клеток проявились родственные связи – стало видно, кто из них на кого похож больше, на кого меньше, и какие между ними есть переходные подвиды.
Ползающее пластинчатое из рода Trichoplax.
У пластинчатых насчиталось девять главных типов клеток, между ними были промежуточные формы, которые могли превратиться в тот или иной тип – в зависимости от того, что существу требовалось в данный момент. Но, кроме того, нашлось ещё несколько клеточных разновидностей, которые от прочих стояли особняком. Они не росли, не делились, между ними не было промежуточных форм, и они выделяли из себя сигнальные пептиды. Эти клетки с помощью сигнальных пептидов помогали пластинчатым координировать собственные движения. И что особенно важно, у них работали гены, помогающие создавать пресинаптический комплекс. Точнее, они помогали бы создавать пресинаптический комплекс, если бы он у пластинчатых был. Синапс и все молекулярные структуры, которые его поддерживают, есть только у настоящих нейронов. У того нейрона, который передаёт сигнал другому, формируются аппарат, позволяющий по электрическому сигналу выливать на нейрон-приёмник порцию нейромедиаторов. Что-то отдалённо похожее появлялось и у клеток с сигнальными пептидами у пластинчатых.
Правда, кроме пресинаптических структур в нейронной цепи должны быть и постсинаптические, принимающие сигнал. Ничего постсинаптического у пластинчатых не обнаружилось, да и электрического сигнала у них тоже никакого нет. Но в целом пластинчатые и губки позволяют отчасти представить, как в царстве Животных появлялись первые клеточно-молекулярные структуры, впоследствии лёгшие в основу нервной системы.
