Исследование слепых пещерных рыб дает новые представления об эволюции нейронов в мозге позвоночных

Исследователи из Университета Байройта, изучая самый крупный нейрон в мозге слепых мексиканских пещерных рыб, показали, что кажущиеся очевидными предположения не всегда верны в контексте эволюции мозга позвоночных. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Понимание того, как изменения среды модифицировали мозг позвоночных с течением времени, важно для изучения биоразнообразия и эволюции поведения, включая поведение человека.

Мексиканская тетра (Astyanax mexicanus) — пресноводная рыба, существующая в речной поверхностной форме и нескольких независимо эволюционировавших пещерных формах. В отличие от поверхностной формы, некоторые пещерные формы лишены функциональных глаз, которые регрессировали в ходе эволюции в отсутствие света.

Общей чертой поверхностных и пещерных форм является нейрон Маутнера — самый крупный нейрон в заднем мозге рыб. Как мультисенсорный командный нейрон он получает информацию от различных органов чувств (включая глаза и уши) и при необходимости запускает реакцию бегства за миллисекунды.

«Отсутствие хищников в пещерной среде и потеря зрения у изученной нами пещерной формы предполагают резкое сокращение нейрона Маутнера и потерю дендритной ветви, обрабатывающей зрительную информацию у зрячих видов. Однако мы обнаружили, что это кажущееся самоочевидным предположение неверно», — говорит руководитель исследования доктор Петер Махник.

Исследователи сравнили нейроны Маутнера поверхностной и пещерной форм мексиканской тетры. Результат: у пещерной формы все структурные и функциональные особенности нейрона остаются сохранными, несмотря на значительное изменение среды.

«Наше исследование предполагает, что нейрон Маутнера у слепой мексиканской тетры подвержен сложной форме стабилизирующего отбора, который сохраняет характерные черты нейрона. Дендритная ветвь, обрабатывавшая зрительную информацию у зрячих видов, по-прежнему играет роль и, возможно, теперь обрабатывает другие сенсорные входы», — объясняет Махник.

«Особенность этого исследования в том, что мы связали преимущества различных форм мексиканской тетры с преимуществами нейрона Маутнера как индивидуально идентифицируемого мультисенсорного нейрона. Это наглядный пример того, как прогнозы об эволюции типов нейронов в мозге позвоночных могут быть далеки от очевидности», — отмечает профессор д-р Штефан Шустер.