Трёхмерные карты учёных могут помочь разгадать тайны щупалец осьминога

Щупальца осьминога способны на удивительные действия, такие как использование инструментов, и могут инициировать реакцию, не консультируясь с мозгом. Это возможно благодаря тому, что каждое щупальце обладает собственной периферической нервной системой. Однако клеточные механизмы этих способностей долгое время оставались загадкой из-за технологических ограничений.

Исследователи из Университета штата Калифорния в Сан-Франциско (SF State) создали трёхмерные молекулярные и анатомические карты внутренней нейронной цепи щупальца осьминога. Результаты опубликованы в двух статьях в журнале Current Biology.

Молекулярная 3D-реконструкция

Постдок Габриэль Уинтерс-Боствик использовала молекулярные метки для выделения разных типов нейронов. 3D-реконструкция показала, что клетки на кончике щупальца отличаются от клеток у его основания, ближе к центральному мозгу. Это позволяет выдвигать новые гипотезы о коммуникации между клетками.

Анатомическая 3D-карта

Аспирантка Диана Няксу использовала 3D-электронную микроскопию для реконструкции структурной организации нервной системы. Карта выявила симметрию в организации ганглиев и повторяющиеся паттерны в ветвлении нервов и кровеносных сосудов. Эти паттерны соответствуют расположению присосок, организованных в гексагональную решётку, подобную сотам.

Технологический прорыв

Ключевую роль сыграл новый микроскоп Leica STELLARIS в университетском Центре клеточной и молекулярной визуализации (CMIC). «Без этого микроскопа статья [Уинтерс-Боствик] не существовала бы», — отметила доцент Робин Крук.

Значение и перспективы

Полученные 3D-карты открывают множество новых исследовательских возможностей. Лаборатория Крук теперь изучает реакцию живой ткани на химические и механические стимулы в реальном времени. Эти карты также помогут ответить на эволюционные вопросы о том, почему нервная система осьминога развила такую сложность, не следуя тем же правилам, что и у позвоночных.