Вчені виявили, що розвиток мозку міног демонструє схожість із розвитком мозку людини

Вчені з Інституту Стоуерса виявили, що розвиток мозку морських міног демонструє разючу подібність до розвитку мозку людини. Морська мінога, стародавня істота, що існує 500 мільйонів років тому з ротом, схожим на присоску з гострими зубами, здається, ніби вона взята з історії жахів. Нещодавні дослідження Стоуерського інституту медичних досліджень показали, що задній мозок, який керує такими ключовими функціями, як кров’яний тиск і частота серцевих скорочень, як у морських міног, так і у людей, побудований за допомогою надзвичайно схожого набору молекулярних і генетичних інструментів.

Дослідження лабораторії дослідника Робба Крумлауфа, доктора філософії, нещодавно опубліковане в Nature Communications,  дає змогу зазирнути в те, як розвивався мозок стародавніх тварин. Команда несподівано виявила, що під час розвитку заднього мозку хребетних вкрай необхідний важливий молекулярний сигнал. 

«Це дослідження заднього мозку, по суті, є вікном у далеке минуле та служить моделлю для розуміння еволюції складності», — сказав співавтор Х’юго Паркер, доктор філософії.

Унікальні особливості морських міног

Як і інші хребетні тварини, морські міноги мають хребет і скелет, але у них помітно відсутній елемент голови — щелепа. Оскільки більшість хребетних, включаючи людей, мають щелепи, ця разюча відмінність у морських міног робить їх цінними моделями для розуміння еволюції рис хребетних.  

«Приблизно 500 мільйонів років тому у походження хребетних відбувся розкол на безщелепних і щелепних», — сказала Аліса Бедуа, доктор філософії, колишній дослідник у лабораторії Крумлауфа та провідний автор дослідження. «Ми хотіли зрозуміти, як еволюціонував мозок хребетних і чи було щось унікальне у щелепних хребетних, чого не вистачало їхнім безщелепним родичам». 

Команда вчених з Інституту Стоуерса виявила, що задній мозок — частина мозку, яка контролює такі життєво важливі функції, як кров’яний тиск і частота серцевих скорочень — як морських міног, так і людей, побудований за допомогою надзвичайно схожого молекулярно-генетичного інструментарію. Авторство: Стоуерський інститут медичних досліджень

Попередня робота лабораторії Krumlauf і лабораторії Маріанни Броннер, доктора філософії, Каліфорнійського технологічного інституту виявила, що гени, які структурують і підрозділяють задній мозок морської міноги, ідентичні генам щелепних хребетних, включаючи людей.  

Однак ці гени є частиною взаємопов’язаної мережі або ланцюга, який необхідно ініціювати та направляти для правильної побудови заднього мозку. Нове дослідження виявило загальну молекулярну ознаку, хоча відомо, що вона керує формуванням візерунка від голови до хвоста у багатьох тварин, як частину генної схеми, що керує формуванням візерунка заднього мозку морських міног. 

«Ми виявили, що в розвитку заднього мозку морської міноги беруть участь не тільки однакові гени, але й той самий сигнал, що свідчить про те, що цей процес є предком усіх хребетних», — сказав Бедуа.    

Відкриття ролі ретиноєвої кислоти

Ця ознака називається ретиноєвою кислотою, широко відомою як вітамін А. Хоча дослідники знали, що ретиноєва кислота керує генним ланцюгом для побудови заднього мозку складних видів , вважалося, що вона не залучена до більш примітивних тварин, таких як морські міноги. Дивно, але вони виявили, що ланцюг ядра заднього мозку морської міноги також ініціюється ретиноєвою кислотою, що є доказом того, що ці морські чудовиська та люди набагато тісніші, ніж очікувалося.  

«Люди вважали, що оскільки у морських міног немає щелепи, їх задній мозок не сформований, як в інших хребетних», — сказав Крумлауф. «Ми показали, що ця базова частина мозку побудована точно так само, як миші і навіть люди».  

Існують добре відомі сигнальні молекули, які повідомляють про долю клітин під час розвитку. Тепер дослідники виявили, що ретиноєва кислота є ще одним важливим гравцем, який визначає життєво важливі етапи розвитку, наприклад формування стовбура мозку. Крім того, якщо формування заднього мозку є збереженою особливістю для всіх хребетних, інші механізми повинні відповідати за пояснення їх неймовірної різноманітності.  

«Ми всі походимо від спільного предка», — сказав Бедуа. «Морські міноги дали додаткову підказку. Тепер нам потрібно заглянути ще далі в еволюційний час, щоб дізнатися, коли вперше виникла схема генів, що керує формуванням заднього мозку».