Bezmózgie stworzenia pomagają w zrozumieniu ewolucji mózgu

Chcąc poznać drogę, która doprowadziła do wyewoluowania układu nerwowego i mózgu, naukowcy zwrócili się w dość nietypowym kierunku. Wzięli pod lupę prymitywne i pozbawione neuronów morskie gąbki.

Odbieranie bodźców, przetwarzanie informacji, ruch i wreszcie myślenie, nie byłyby możliwe, gdyby nie współdziałanie miliardów neuronów działających w ramach jednego z najbardziej złożonych systemów w świecie przyrody. Ewolucja tak zaawansowanego układu musiała trwać bardzo długo, ale biolodzy wciąż nie są zgodni co do tego, kiedy natura postawiła pierwszy krok i jak on dokładnie wyglądał.

Chcąc zbliżyć się do rozwikłania tej zagadki, zespół Detleva Arendta z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej w Heidelbergu zaczął badać oceaniczne gąbki (Porifera). To jedne z najprostszych i najstarszych organizmów na Ziemi. Mogą mieć przeróżne rozmiary, kształty i kolory, ale łączy je brak jakichkolwiek narządów (zdobywają pożywienie przez filtrowanie wody) oraz struktur nerwowych.

Jednak, mimo że gąbki nie posiadają w pełni wyspecjalizowanych neuronów, ostatnie badania sugerują, że w ich materiale genetycznym znajdują się geny spotykane w synapsach – elementach odpowiadających za komunikację między komórkami nerwowymi. "Wiemy, że te znalezione geny są zaangażowane w funkcje neuronalne u wyższych zwierząt. Fakt, że istnieją one również w istocie pozbawionej układu nerwowego, rodzi pytania" – zauważa Arendt.

Żeby zrozumieć ten fenomen, naukowcy sprawdzili, w jakich typach komórek gąbki "synaptyczne" geny są najbardziej aktywne. Jak się okazało, rzeczy dotyczy w szczególności archeocytów i struktur zaangażowanych w trawienie.

Zdaniem biologów, podczas filtrowania wody stworzenie musi reagować na pojawiające się drobnoustroje i właśnie tu do gry wkraczają proste geny neuronalne. Służą one regulowaniu spożycia pokarmu, zmniejszając je przy dużym stężeniu bakterii lub szkodliwych substancji, co chroni organizm.

"Osiągnięte wyniki sugerują, że te komórki, które sterują przyjmowaniem pokarmu i kontrolują środowisko mikrobiologiczne, są prawdopodobnymi ewolucyjnymi prekursorami pierwszego zwierzęcego układu nerwowego" – podsumowuje Jacob Musser. Dodaje też, że praca opublikowana w ostatnim Science "postawiła gąbki w centrum rozważań nad ewolucją układu nerwowego".

Więcej informacji znajdziesz w źródle: D. Arendt, J. Musser, K. Schippers, Profiling cellular diversity in sponges informs animal cell type and nervous system evolution, "Science".