Мозг миноги рассказал о нервной системе позвоночных возрастом 450 миллионов лет

Мозг «живой ископаемой» миноги оказался гораздо современнее, чем ожидали ученые. Новая трехмерная карта раскрыла, что было в головах первых позвоночных.

Взрослая особь дальневосточной ручьевой миноги (Lethenteron reissneri). Автор: Ву Хайсу из Куньминского института зоологии.

Источник: https://phys.org/

Для исследования ученые проанализировали более миллиона клеток мозга дальневосточной миноги (Lethenteron reissneri) и объединили данные пространственной транскриптомики, позволяющей определить, какие гены работают в каждой клетке и где именно она расположена. В результате исследователи выделили 209 различных клеточных популяций, распределенных по 14 основным областям мозга. Статья опубликована в журнале Science.

Сопоставление нового атласа с аналогичными картами мозга мыши показало неожиданно высокую степень сходства. Во многих отделах обнаружились общие программы экспрессии генов и сходные типы нервных клеток. Это говорит о том, что сложная молекулярная организация мозга сформировалась уже у общего предка всех позвоночных и сохраняется на протяжении сотен миллионов лет.

Миноги Petromyzon marinus. Отсутствие челюстей не мешает этим не слишком симпатичным «живым ископаемым» быть активными хищниками или паразитами.

Источник: https://commons.wikimedia.org/

Что появилось позже в ходе эволюции

Несмотря на фундаментальное сходство, исследование выявило и важные различия между мозгом древних бесчелюстных позвоночных и современных челюстных животных.

Анализ показывает, что у древнего предка, вероятно, отсутствовали некоторые типы клеток мозжечка, а также олигодендроциты — клетки, образующие миелиновую оболочку нервных волокон. По мнению авторов, последние могли возникнуть позднее в ходе эволюции из клеток, напоминающих современные астроциты.

Полученный атлас позволяет проследить происхождение различных типов нервных клеток и лучше понять, какие структуры мозга появились еще на заре эволюции позвоночных, а какие сформировались значительно позже.

Трехмерный транскриптомный атлас мозга миноги и эволюции мозга позвоночных. Иллюстрация в рецензируемом журнале.

Источник: https://www.science.org/

Авторы отмечают, что созданный ресурс станет основой для дальнейших исследований происхождения и эволюции мозга позвоночных.

От миног до мышей

Миноги считаются «живыми ископаемыми»: их эволюционная линия отделилась от предков остальных позвоночных примерно 450 миллионов лет назад, поэтому они являются одним из лучших объектов для изучения эволюции позвоночных методом «от противного» (они демонстрируют тупиковый путь эволюции, по которому «мы мы не пошли»).

В 2024 году ученые завершили первую полную карту передних нервных ганглиев (аналог головного мозга) взрослой плодовой мушки, содержащую около 140 тысяч нейронов и свыше 50 миллионов синапсов. Такие проекты позволяют сравнивать устройство нервной системы у самых разных животных и прослеживать эволюцию мозга.

Цифровая модель мозга мыши

Источник: Barry Isralewitz, with contributions by Kaaya Akira-Tamura, Kael Dai, Laura Green, Beatriz Herrera, Tadashi Yamazaki, and Anton Arkhipov

Упомянутая цифровая модель мозга мыши на 10 млн нейронов была создана совсем недавно. Об этом рассказывал Hi-Tech Mail.