Ученые обнаружили, что существует более одного способа создать мозг, изучая моллюсков

Международная команда исследователей, включая нейробиолога из Морской биологической лаборатории Уитни Университета Флориды, выяснила, что такие, казалось бы, простые животные, как улитка и кальмар, за последние полмиллиарда лет использовали генетический инструментарий разными способами для создания сложного мозга, нервной системы и раковин.

С помощью методов геномики и вычислительных подходов ученые реконструировали эволюционную историю всего типа Mollusca, который включает более 100 000 ныне живущих видов — от гигантских кальмаров до микроскопических червеобразных морских существ.

Одним из неожиданных результатов исследования, недавно опубликованного в журнале Nature, стало предположение, что формирование сложного мозга у моллюсков независимо происходило по крайней мере четыре раза в ходе эволюции. Это открытие может быть полезно для ученых в области регенеративной медицины, пытающихся найти новые способы помощи людям с дегенеративными заболеваниями мозга.

«Природа провела для нас множество экспериментов за последние 500 миллионов лет, используя разные молекулярные инструменты для построения сложного мозга путем независимой централизации более мелких нейронных структур», — сказал Леонид Л. Мороз. — «Например, осьминог очень умен. Он может учиться, наблюдая, и у него один из самых сложных мозгов среди животных без позвоночника. И он эволюционировал полностью независимо от нас, используя другие гены, регуляторы генов и, отчасти, другие нейрональные сигнальные молекулы».

Анализируя геномные данные, собранные от различных классов и семейств моллюсков, ученые смогли лучше понять взаимосвязи между безраковинными червеобразными беспанцирными (aplacophorans), брюхоногими (gastropods, включая слизней и улиток), головоногими (cephalopods, такие как осьминоги и кальмары) и другими раковинными существами.

Исследователи выделили РНК из десятков морских организмов для глубокого полногеномного секвенирования и дополнили эту информацию всеми общедоступными банками данных. Это впервые раскрыло «чертеж» истории жизни моллюсков на Земле.

В анализе был представлен каждый крупный эволюционный отряд моллюсков, кроме класса моноплакофор (monoplacophorans) — крошечных раковинных животных, обитающих на дне глубокого моря, которых слишком мало, чтобы их можно было поймать.

«Неожиданно оказалось, что головоногие моллюски — осьминоги и кальмары, известные своим интеллектом и считающиеся "приматами морей", — представляют одну из самых ранних ветвей раковинных моллюсков, в то время как более простые моллюски, такие как моллюски и устрицы, являются более поздней ветвью», — сказал Мороз.

Исследование помогает разрешить многие противоречивые гипотезы, построенные за последние 100 лет относительно эволюционных путей этих животных.

«Исследователи поместили брюхоногих (улиток и слизней) в сестринскую группу с двустворчатыми (моллюсками и устрицами), у которых нервная система гораздо менее сложна», — отметил профессор Рэнор Гиллетт, не участвовавший в исследовании. — «Теперь мы обнаружили, что они более тесно связаны с устрицей, чем с головоногими».

По словам Мороза, это открытие говорит о ценности использования геномных подходов для раскрытия истинного разнообразия жизни.

«Некоторые из этих организмов, включая морского слизняка Aplysia и осьминогов, оказались хорошими биомедицинскими моделями для понимания обучения, памяти и болезней у людей», — сказал Мороз.