Натриевые каналы эволюционировали до появления нервной системы животных

Исследователи из Техасского университета в Остине обнаружили, что ключевой компонент нервной системы животных — натриевые каналы — эволюционировал ещё до появления самих нервных систем.

«Первые нервные системы появились у животных, похожих на медуз, около шестисот миллионов лет назад, — говорит профессор нейробиологии Гарольд Закон. — И считалось, что натриевые каналы эволюционировали примерно в то же время. Теперь мы обнаружили, что натриевые каналы существовали задолго до эволюции нервных систем».

Закон и его соавторы, профессор Дэвид Хиллис и аспирант Бенджамин Либскинд, опубликовали свои выводы на этой неделе в PNAS.

Нервные системы и их клетки-нейроны стали ключевым новшеством в эволюции животных, позволив осуществлять коммуникацию на больших расстояниях между клетками организма и приведя к сенсорному восприятию, поведению и эволюции сложного мозга.

Натриевые каналы — неотъемлемая часть сложного механизма нейрона. Эти каналы подобны шлюзам в клеточной мембране нейрона. Когда каналы открываются, натрий устремляется через мембрану в нейрон, генерируя нервные импульсы.

Исследователи обнаружили гены таких натриевых каналов у организма, который не только не является многоклеточным, но и не имеет нейронов. Это одноклеточный хоанофлагеллат — дальний родственник многоклеточных животных, таких как медузы и люди.

Затем учёные построили эволюционные деревья (филогении), показывающие родство этих генов у одноклеточного хоанофлагеллата с генами многоклеточных животных, включая медуз, губок, мух и людей.

Поскольку гены натриевых каналов были найдены у хоанофлагеллат, учёные предполагают, что эти гены возникли не только до появления нервной системы, но даже до эволюции многоклеточности как таковой.

«Затем эти гены были заимствованы развивающимися нервными системами многоклеточных животных, — говорит профессор Хиллис. — Это исследование показывает, как сложные признаки, такие как нервная система, могут эволюционировать постепенно, часто из частей, которые ранее эволюционировали для других целей».

«Эволюционно новые органы не возникают из ниоткуда, — добавляет Закон, — а из уже существовавших генов, которые, вероятно, делали что-то другое».

Аспирант Либскинд теперь сосредоточит свои усилия на понимании того, какую функцию выполняют натриевые каналы у хоанофлагеллат.