Личинки жуков думают с «недостроенным» мозгом
Для правильной работы мозга необходимо корректное соединение его нервных клеток. Это справедливо и для насекомых, чей мозг состоит из сотен тысяч или миллионов клеток, но демонстрирует сложное поведение. Биологи из Гёттингенского университета выяснили, что личинки жуков начинают использовать свой мозг ещё на стадии «строительства». Результаты опубликованы в PLOS Biology.
Сравнение развития мозга у мух и жуков
Учёные сравнили развитие структур мозга у плодовой мушки (Drosophila) и мучного жука (Tribolium castaneum), сфокусировавшись на центральном комплексе — области, ответственной за ориентацию в пространстве. С помощью методов генной инженерии и редактирования генома они пометили одну и ту же небольшую группу нервных клеток у обоих видов, чтобы отследить их развитие от эмбриона до взрослой особи.
Ранее было известно, что часть центрального комплекса формируется уже у личинок жука, тогда как у мух — только у взрослых особей. Предполагалось, что это связано с необходимостью ходить (личинки жуков имеют ноги, а личинки мух — нет).
Неожиданные открытия
Функционирующая «стройплощадка» мозга. Учёные обнаружили, что эта часть мозга у личинки жука начинает работать, хотя её структура соответствует эмбриональной стадии развития, известной у других насекомых. Нервные клетки в этом «недостроенном» мозге уже формируют связи, вероятно, помогая личинке ориентироваться.
«Я ожидал найти миниатюрную версию взрослого центрального комплекса — но не того, что их "стройплощадка" уже начала работать», — говорит первый автор исследования Макс Фарнворт.
Изменение последовательности этапов развития. Ранее считалось, что этапы развития мозга всегда следуют в одном порядке (явление гетерохронии). Однако у жука некоторые шаги (например, формирование перекрёстков нервных клеток и синапсов) сдвинулись на более ранние позиции в последовательности по сравнению с мухой, в то время как другие этапы происходят позже, как и у мухи.
«Мы обнаружили первый пример изменения порядка развития в мозге — "последовательную гетерохронию"», — поясняет старший автор, профессор Грегор Бухер.
Это открытие показывает, что развитие мозга у насекомых, вероятно, гораздо более изменчиво, чем предполагалось, что могло позволить им адаптировать мозг к разнообразным требованиям среды.