Как морские плоские черви учатся чувствовать гравитацию
Все живые организмы имеют сенсорные органы для обнаружения изменений в окружающей среде. Способность чувствовать гравитацию — один из таких ключевых навыков. У человека эту функцию выполняет внутреннее ухо. У многих водных беспозвоночных для этого существует орган статоцист.
Что такое статоцист?
Это заполненный жидкостью мешочек, внутренняя стенка которого выстлана сенсорными клетками. Внутри находится минерализованная масса — статолит. При движении тела статолит смещается, касается сенсорных клеток и активирует нейроны, которые передают в мозг сигнал об изменении ориентации.
Загадка бескишечных турбеллярий
Механизм работы статоциста у ацельных плоских червей (бескишечных турбеллярий) — мягкотелых морских животных с простой анатомией — оставался неясным. Известно, что эта способность у них развивается после вылупления из яиц.
Учёные из Университета Окаямы (Япония) под руководством профессора Мотонори Андо исследовали этот процесс на виде Praesagittifera naikaiensis, эндемичном для побережья Внутреннего Японского моря. Результаты опубликованы в журнале Zoomorphology.
Методы и результаты исследования
Из-за отсутствия подходящей метки для самого статоциста учёные пометили базальную пластинку, на которой сидят сенсорные клетки. Нервные окончания были помечены стандартным маркером. Наблюдения велись с помощью конфокальной микроскопии.
Было установлено, что:
- Способность чувствовать гравитацию развивается в течение 0–7 дней после вылупления.
- Статолит формируется уже после вылупления.
- Статоцист связан с продольными и поперечными нервными тяжами, формирующими комиссуральный мозг и особую статоцист-ассоциированную комиссуру (stc).
Предполагаемый механизм
Учёные выдвинули гипотезу, что чувство гравитации развивается, когда:
- Статолит накапливает достаточную концентрацию солей кальция.
- stc функционирует как нейрон, передающий сигнал.
- Сенсорные клетки, расположенные снаружи мешочка, стимулируются статолитом косвенно — через базальную пластинку и stc.
Значение и перспективы
Изучение простых организмов, таких как ацельные плоские черви, помогает понять фундаментальные биологические механизмы, восходящие к истокам билатеральных животных, включая человека.
Профессор Андо видит практическое применение этого исследования:
- Поскольку родственные виды обитают у побережий Северного моря, Средиземноморья и Северной Америки, этих животных можно использовать как новую биоаналитическую систему для мониторинга состояния среды в условиях изменения климата.
- Ацельные плоские черви могут стать отличной биологической моделью для изучения болезней человека, вызванных аномалиями сенсорных волосковых клеток.