У рыб обнаружены увеличенные области спинного мозга, ранее известные только у четвероногих позвоночных

У четвероногих позвоночных (тетрапод) в спинном мозге есть два увеличенных участка, коррелирующих с передними и задними конечностями. Считается, что эти утолщения связаны со сложной мышечной системой и богатыми сенсорными сетями, иннервирующими конечности.

Долгое время считалось, что у рыб таких утолщений нет из-за отсутствия конечностей. Однако новое исследование учёных из Университета Нагои (Япония) показало, что у рыбок данио (zebrafish) увеличенные области в спинном мозге всё же есть, хотя они не видны невооружённым глазом.

"Мы предположили, что у рыб также должны быть спинальные утолщения, поскольку у них есть парные грудные и тазовые плавники, которые соответствуют передним и задним конечностям тетрапод", — пояснил ведущий автор исследования, профессор Наояки Ямамото.

В статье, опубликованной в журнале Brain, Behavior and Evolution, профессор Ямамото и его коллеги (Рё Такаока и доцент Ханако Хагио) проверили эту гипотезу.

Чтобы определить, увеличены ли определённые регионы спинного мозга на уровнях, иннервирующих плавники данио, исследователям сначала нужно было идентифицировать, какие именно сегменты спинного мозга отвечают за иннервацию каждого плавника: парных грудных и тазовых, а также непарных спинного, хвостового и анального.

Поскольку иннервация грудных, спинного и хвостового плавников уже была описана, учёные сосредоточились на иннервации тазового и анального плавников.

Они окрасили всё тело образца данио с помощью иммуногистохимии — метода, специфично маркирующего тела клеток и аксоны нейронов. Образец был просветлён с использованием модифицированного метода CUBIC (clear, unobstructed brain imaging cocktails) для визуализации и идентификации глубоких спинномозговых нервов, соединяющихся с тазовым и анальным плавниками.

Затем были созданы серийные срезы тканей по всей длине спинного мозга. Используя эти срезы, исследователи изучили изменения площади поперечного сечения как всего спинного мозга, так и серого вещества, соотнеся их с уровнями, иннервирующими каждый плавник.

Анализ показал, что спинной мозг и серое вещество расширяются в областях, иннервирующих не только парные грудные и тазовые плавники, но и непарные спинной, анальный и хвостовой плавники у данио.

"Мы показали наличие спинальных утолщений у данио, хотя они незначительны и могут быть обнаружены только с помощью гистологического анализа", — заявил Ямамото. "Более того, мы продемонстрировали, что эти утолщения присутствуют для всех плавников — как парных, так и непарных".

Полученные данные указывают на новую эволюционную теорию: когда тетраподы, произошедшие от рыб, вышли на сушу, только парные плавники, адаптированные для передвижения, превратились в конечности, в то время как непарные плавники исчезли.