Ученые выяснили, что механизму, который на генетическом уровне отвечает за формирование нашего мозгового ствола, не менее 500 миллионов лет. Оказалось, что он одинаков для всех позвоночных – от современного человека до морской миноги, которая осталась почти неизменной с палеозойской эры. Об открытии сообщает Институт медицинских исследований Стоуэрса (США).
Морские миноги были выбраны в качестве объекта для изучения, так как являются реликтовыми существами – они появились по крайней мере 300 млн лет назад, задолго до динозавров, а последние наши с ними общие предки существовали около 500 млн лет назад. Сейчас миноги – это морские паразиты, которые впиваются в крупных рыб своим ртом-присоской с множеством зубов. Челюстей как таковых у них нет вообще, как и костной ткани – вместо нее существует более древняя и пластичная хорда.
Учитывая все эти особенности, ученые подозревали, что и в развитии мозга миноги отличаются от «родственников», также входящих в подтип позвоночные – высший подтип хордовых, к которому сейчас относятся люди и большинство животных, обитающих на земле и в воздушной среде. Но, как показало исследование, они ошибались.
«Это исследование задней части мозга, по сути, является окном в далекое прошлое и служит моделью для понимания эволюции сложных организмов. <…> Мы хотели понять, как развивался мозг позвоночных и было ли у имеющих челюсти видов что-то уникальное, чего не хватало их бесчелюстным родственникам», — говорят авторы исследования.
У эмбриона человека задним мозгом называют ту часть формирующегося мозга, из которой должны вырасти мозжечок (отвечает за координацию движений, регуляцию равновесия и мышечного тонуса) и варолиев мост (отвечает за связь между головным мозгом и спинным, а также между передним мозгом и стволом головного мозга, куда входит и мозжечок).
К началу работы ученые уже знали, что гены, структурирующие заднюю часть мозга морской миноги и разделяющие его отделы, идентичны генам, которые выполняют эти функции у эмбрионов других позвоночных, включая человека. Но не было понятно, как работает вся цепь, частью которой являются эти гены и которая отвечает за правильное формирование задней части мозга.
«Мы обнаружили, что в развитии заднего мозга морской миноги участвуют не только одни и те же гены, но и один и тот же сигнал, что позволяет предположить, что этот процесс является наследственным для всех позвоночных», — говорит ведущий автор исследования Элис Бедуа.
Этот биохимический сигнал – ретиноевая кислота, которая является метаболитом широко известного витамина А. Давно известно, что у человека и других сложных видов она управляет генной схемой построения заднего мозга. Но до исследования, проведенного Бедуа и ее коллегами, считалось, что она не участвует в формировании мозга более примитивных животных, в частности, морских миног.
Исследователи называют удивительным тот факт, что цепь развития заднего мозга морской миноги инициируется той же ретиноевой кислотой, что и у человека. Это доказывает, что биологические виды связаны более тесно, чем предполагалось. Но, возвращаясь к первоначальной гипотезе, они отмечают: если формирование задней части мозга у нас и миног настолько похоже, то объяснение тому, почему виды хордовых так разнообразны, нужно искать в других аспектах развития организмов.
«Мы все произошли от общего предка. Морские миноги дали нам еще одну новую подсказку. Теперь нам нужно заглянуть еще глубже в процессы эволюции, чтобы выяснить, когда впервые появился механизм, на генном уровне управляющий формированием заднего мозга», – добавляет Бедуа.
Загрузить еще…
