Мозг человека удивительно похож на мозг зубастого морского червя возрастом 300 млн лет
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 [молекулярный] 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.
