Сложная сигнализация нервных клеток прослежена до общего предка человека и морской анемоны

Новое исследование показывает, что всплеск эволюционных инноваций в генах, ответственных за электрическую коммуникацию между нервными клетками нашего мозга, произошел более 600 миллионов лет назад у общего предка человека и морской анемоны.

Исследование под руководством Тимоти Джеглы из Университета штата Пенсильвания показывает, что многие из этих генов, мутации в которых у человека могут приводить к неврологическим заболеваниям, впервые эволюционировали у общего предка людей и группы животных, называемых стрекающими (cnidarians), к которым относятся медузы, кораллы и морские анемоны. Статья с описанием исследования должна быть опубликована в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences на неделе, начинающейся 16 февраля 2015 года.

Электрические импульсы в нервных клетках генерируются движением заряженных молекул (ионов) через высокоспециализированные ионные каналы в клеточной мембране. Исследование фокусируется на эволюции генов, кодирующих белки калиевых каналов, которые позволяют ионам калия выходить из нервных клеток, останавливая электрические импульсы.

«Люди и морские анемоны разошлись в эволюционном плане примерно 600 миллионов лет назад, поэтому механизмы генерации импульсов в нейронах должны быть как минимум такими же древними», — отмечает Джегла. Однако попытка проследить эти каналы к самым истокам нервной системы показала, что у гребневиков (comb jellies) — более древней группы животных с нервной системой — калиевые каналы выглядят совершенно иначе. Большинство типов каналов, найденных у человека, отсутствует.

Удалось проследить только один тип человеческих калиевых каналов вплоть до гребневиков, в то время как почти все они присутствуют у морских анемон. Это означает, что многие механизмы, которые мы используем для контроля электрических импульсов в нейронах, отсутствовали в самых ранних нервных системах.

Команда предполагает, что всплеск инноваций в ионных каналах у общего предка с анемонами мог быть связан с эволюцией нейронов, способных к направленной передаче сигналов. Такие поляризованные нейроны с отдельными областями для входа и выхода информации (как у человека) требуют большого разнообразия ионных каналов для формирования сигналов.

«Если наша гипотеза верна, изучение морских анемон может дать важные сведения об эволюции нервных клеток и цепей», — говорит Джегла.