18.10.2011

Движение личинки морского червя управляется одним нейроном

У планктонных организмов ещё не произошло разделения нервных клеток на чувствительные и двигательные: одна и та же клетка принимает сигналы извне и определяет характер перемещения с помощью набора сигнальных нейропептидов.

Подавляющее большинство многоклеточных животных передвигается с помощью мускулатуры. В простейшем случае это выглядит так: организм получает некий сигнал извне (или от внутренних органов), который идёт по чувствительному нейрону, как-то обрабатывается и передаётся на двигательный нейрон, сообщающий мышце, что ей делать. Однако есть довольно заметная группа животных, которые не обладают мускулатурой, но тем не менее двигаются. Это разнообразные планктонные личинки, личиночные формы кольчатых червей, морских звёзд, моллюсков и других беспозвоночных. Они не просто пассивно следуют за течением, они могут активно изменять глубину погружения, в зависимости от того, какая освещённость или температура воды им подходит. Но делают они это с помощью волосковидных выростов — ресничек.

Это куда более древний способ движения (в сравнении с мускулатурой). И если управление мышцами более или менее изучено, то перемещение с помощью ресничек остаётся во многом загадкой. Если личинке нужно подняться выше, группы ресничек начинают работать интенсивнее, если опуститься — реснички двигаются медленнее. Но как личинки контролируют темп движения ресничек? Чтобы ответить на этот вопрос, группа исследователей из Института биологии индивидуального развития общества имени Макса Планка (Германия) проанализировала гены кольчатого червя Platynereis dumerilii, чья личинка как раз ведёт себя вышеописанным образом. Так учёным удалось найти несколько сигнальных нейропептидов, которые влияли непосредственно на работу ресничек.

Большим сюрпризом оказалось то, что все эти сигнальные молекулы синтезировались одной клеткой, оказавшейся сенсорным нейроном. То есть чувствительный нейрон одновременно являлся и моторным, управляя биением ресничек с помощью ассортимента нейропептидов.

Выяснилось, что нервная цепь устроена у личинки червя необычайно просто. Ничего более тривиального в привычном нервно-мышечном аппарате у живых организмов не существует. Правда, что касается нейропептидов личинки, то среди них было определённое разнообразие: всего их насчитали 11 штук, различных по своим функциям. Результаты своих изысканий германские учёные представили в журнале PNAS.

Авторы полагают, что такие планктонные организмы демонстрируют нам самые ранние стадии эволюции нервной системы. Когда-то первые многоклеточные, решив перейти к активному движению, обходились всего одним нейроном, который одновременно чувствовал изменения во внешней среде и управлял движением. Потом эти функции были разделены между чувствительными и моторными нейронами. Скорее всего, специализация возникла до или одновременно с появлением мышечной ткани.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА