Новое открытие меняет представление о нервных системах и их эволюции
Исследование, опубликованное в Science, выявило фундаментальные различия в архитектуре нервной сети, которые бросают вызов прежним представлениям об эволюции нервных систем и передаче информации.
Команда учёных под руководством Павла Буркхардта из Центра Майкла Сарса Университета Бергена и Майке Киттельманн из Оксфордского университета Брукса с помощью 3D-электронной микроскопии изучила нервную систему гребневиков (Ctenophora) — одной из древнейших линий животных. Реконструкция нейронов показала необычную архитектуру: непрерывную нейронную сеть.
Пересмотр нейробиологической теории
С XIX века, благодаря работам Сантьяго Рамон-и-Кахаля и Фритьофа Нансена, нейробиология основывалась на нейронной доктрине: нервная система состоит из дискретных отдельных клеток. Камилло Гольджи оспаривал это, предполагая, что нейроны соединены в непрерывную сеть.
В 1950-х годах с изобретением электронного микроскопа были обнаружены синапсы, что подтвердило правоту Кахаля и, казалось, опровергло теорию Гольджи. Новые данные о гребневиках доказывают, что Гольджи тоже был прав.
Почему гребневики?
Гребневики существуют в океанах около 600 миллионов лет и были одной из первых эволюционных линий животных. Изучение их нервной системы ранее было сложным из-за хрупкости организмов.
Технологический прорыв
Совместная работа Буркхардта и эксперта по 3D-микроскопии Киттельманн привела к открытию: один нейрон в нервной сети гребневика образует небольшую сеть, сливая свои отростки (нейриты) друг с другом.
Используя сканирующий электронный микроскоп Serial Block Face SEM, учёные собрали большой 3D-набор данных, включающий пять нейронов нервной сети. Их реконструкция подтвердила архитектуру непрерывной нейронной сети.
«Мы обнаружили фундаментальные различия между нервной сетью гребневиков и сетями кишечнополостных (cnidarians) и других животных», — говорит Буркхардт. Несмотря на уникальность, эта сеть обладает ключевыми признаками нервной системы: нейропептидами и ионными каналами, создающими мембранные потенциалы.
Значение открытия
Характеристика нервной сети гребневиков даёт ключевую информацию об эволюционном происхождении нервных систем. Работа открывает новые принципы организации нейронов и прокладывает путь для нового этапа сравнительных нейробиологических исследований.