Происхождение нейронов раскрыли с помощью крошечных морских организмов
Исследователи из Центра геномной регуляции в Барселоне обнаружили доказательства того, что специализированные секреторные клетки, обнаруженные у древних морских животных размером в миллиметр, дали начало нейронам у более сложных животных.
Ученые изучили крошечные многоклеточные организмы из типа пластинчатых (Placozoa), распространенные на мелководье в тропиках и субтропиках. Животные без выраженных органов, напоминающие капли и питающиеся водорослями и микробами, появились на Земле около 800 млн лет назад. Пластинчатые координируют поведение благодаря пептидергическим клеткам — особым типам клеток, которые выделяют небольшие пептиды. Эти молекулы управляют движением и питанием животного.
Исследователи составили карту всех типов клеток пластинчатых, отметив их характеристики у четырех разных видов. Каждый тип клеток выполняет особую роль, которая определяется набором генов. Ученые создали карту регуляторных областей ДНК, которые контролирует каждый генный модуль, раскрывая четкую картину того, что делает каждая клетка и как они работают вместе.
Основные девять типов клеток пластинчатых связаны множеством «промежуточных», которые изменяются от одного типа к другому. Клетки растут и делятся, поддерживая баланс, необходимый животному для передвижения и питания. Исследователи также обнаружили четырнадцать типов пептидергических клеток, которые отличались от всех остальных, не показывая никаких промежуточных типов или каких-либо признаков роста или деления.
Ученые показали, что пептидергические клетки имели много общего с нейронами — клетками нервной системы, который появился много миллионов лет спустя у более развитых животных, таких как билатерии. Сигналы, которые управляют формированием таких клеток, напоминают нейрогенез. Кроме того, они содержат множество генных модулей, необходимых для построения той части нейрона, которая может отправлять сообщение. Наконец, для взаимодействия используются химические сигналы, напоминающие нейропептиды головного мозга.
Исследователи полагают, что пептидергические клетки стали основой для эволюции нейрона. Ранние клетки общались с помощью нейропептидов и в результате мутаций получили новые генные модули, которые позволили создавать постсинаптические каркасы, формировать аксоны и дендриты и ионные каналы, генерирующие быстрые электрические сигналы.