У безмозглого морского червя нашли «строительные леса» для позвоночного мозга

Происхождение невероятно сложного мозга позвоночных остаётся загадкой. «С точки зрения эволюции он, по сути, возникает из ниоткуда. Вы не найдёте ничего анатомически похожего у других животных», — говорит Ариэль Пани, исследователь из Морской биологической лаборатории (MBL) в Вудс-Хоуле.

В журнале Nature Пани и коллеги сообщают, что нашли некоторые генетические процессы, регулирующие развитие мозга позвоночных, у желудевого червя — безмозглого роющего морского беспозвоночного, собранного в заливе Уаквойт (Массачусетс).

Учёные искали эволюционные предшественники трёх «сигнальных центров» в эмбрионе позвоночных — ключевых компонентов «невидимых строительных лесов, закладывающих основу развития мозга». Их молекулярные признаки в основном отсутствуют у асцидий и ланцетников — ближайших беспозвоночных родственников позвоночных. Это наводило на мысль, что сигнальные центры — ключевое новшество, возникшее de novo в линии позвоночных.

Однако, к удивлению, учёные обнаружили высокосходные сигнальные центры у более далёкого родственника — желудевого червя (Saccoglossus kowalevskii), относящегося к полухордовым. Эмбрионы желудевого червя лишены структур нервной системы, сравнимых с мозгом позвоночных, а их эволюционные линии разошлись более 500 миллионов лет назад. Оказалось, что у червя эти центры управляют формированием плана строения тела эмбриона.

«Это означает, что последний общий предок полухордовых и позвоночных, хотя, вероятно, и не имел похожей на позвоночных нервной системы, обладал очень сложными и похожими на позвоночные механизмами для установления плана строения тела», — говорит Пани. Один из выводов: «странные, мягкотелые морские животные могут быть очень информативны для понимания эволюции развития и генетики позвоночных неожиданным образом».

Исследование подчёркивает ценность сравнительного подхода. Благодаря прогрессу в секвенировании генов и методах развития, учёные теперь могут свободнее выбирать для изучения животных в интересных точках эволюционного древа. «Думаю, это окажет действительно большое влияние», — считает Пани.

Работа проводилась в MBL, где собрано более 200 видов морских животных для сравнительных исследований эволюции и развития. «Это уникальная и совместная среда, сочетающая знание организмов с высокотехнологичным оборудованием», — отмечает Пани.