Новаторское исследование дало захватывающий новый взгляд на то, как нервная система животных эволюционировала из простых структур в сложную сеть, передающую сигналы между различными частями тела.
В новом исследовании использовались простые многоклеточные организмы, называемые Placozoa, чтобы выявить зачатки нервной системы, обнаруженные у более сложных животных.
Международная исследовательская группа, включая профессора Гаспара Йекели из Института живых систем Университета Эксетера, обнаружила, что Placozoa могут координировать свои движения и форму тела в отсутствие нервной системы, передавая сигналы с помощью небольших пептидов между клетками.
Исследование опубликовано в журнале Current Biology 18 октября 2018 года.
Профессор Джекели считает, что пептидергическая сигнальная система обеспечивает очень высокую сложность поведенческой организации.
Он сказал: «Каждый пептид можно использовать по отдельности в качестве отдельного сигнала, но пептиды также можно использовать последовательно или вместе в различных комбинациях, что позволяет передавать очень большое количество уникальных сигналов между клетками. Это объясняет, как Placozoa могут координировать сложные поведенческие последовательности, такие как кормление».
Плакозои, простейшие из всех животных, напоминают небольшой волосатый диск размером около 1 мм, состоящий всего из трех клеточных слоев. Хотя у них нет настоящих нервных или мышечных клеток, они легко скользят по поверхности океана.
В новом исследовании изучалось, как это многоклеточное животное без нервной системы может координировать работу всех клеток своего тела для выполнения сложного поведения.
Они обнаружили, что клетки Placozoan содержат множество небольших пептидов, состоящих из 4-20 аминокислот, которые секретируются одной клеткой и обнаруживаются соседними клетками в качестве средства коммуникации.
Важно то, что это перекликается с тем, как более сложные организмы используют аналогичные пептиды, известные как нейропептиды, для передачи сигналов в нервной системе.
Доцент Дирк Фассхауэр из Университета Лозанны, Швейцария, и соавтор исследования сказал: «Эти новые результаты показывают, что внешний вид может быть обманчивым, потому что клетки, которые выглядят одинаково, на самом деле передают сигналы с помощью разных молекул. и, скорее всего, имеют разные функции."
Используя синтетические версии сигнальных пептидов Placozoan, исследователи смогли подключиться к этой скрытой сигнальной системе, чтобы понять роль каждого пептида в координации движения и формы тела.
Эксперименты показали, что пептиды изменили поведение Placozoan за считанные секунды. Каждый пептид имел уникальный эффект, который в некоторых случаях был очень драматичным. Основные поведенческие изменения, вызванные пептидами, включали сморщивание, переворачивание, сплющивание и внутреннее взбалтывание, поведение, связанное с кормлением.
Доктор. Фредерик Вароко, также из Университета Лозанны, добавила: «Может показаться странным использовать животное без нейронов или синапсов для изучения эволюции нервной системы, но, хотя Плакозои лишены нервов, вы все же можете найти в их клетках основные молекулы, необходимые для общение в сложных нервных системах.
"Значит, изучение Placozoans может рассказать нам больше о происхождении нейронов и о том, как они стали системой управления телом."