Мозг рыбы без челюстей больше похож на наш, чем считалось ранее

У большинства живых видов позвоночных есть челюсти; считается, что такое развитие произошло когда-то в палеозойскую эру. Позвоночные с челюстями, в том числе люди, имеют много общих характеристик развития, которые оставались неизменными на протяжении тысячелетий. Многие ученые считали, что основной план развития мозга у челюстных позвоночных завершен, потому что в мозгу миног и миксин — единственной рыбы без челюстей, которые остались живы — по-видимому, отсутствуют две ключевые области.Недавние данные поставили это под сомнение, и, будучи единственной лабораторией в мире, способной изучать эмбрионы миксины, команда RIKEN во главе с Сигеру Куратани оказалась в уникальном положении, чтобы использовать методы, полученные из биологии развития, для решения этой критической проблемы.

Мозг позвоночных развивается из нервной трубки, которая разделена на части. Развитие каждой секции очень специфично и контролируется экспрессией определенных генов в очень точное время и в очень точном месте. Эти паттерны экспрессии генов — или геноархитектура — высоко консервативны у челюстных позвоночных. Миноги — тип бесчелюстных рыб — по-видимому, лишены двух областей мозга, общих для челюстных позвоночных — мозжечка и области, называемой медиальным ганглиозным возвышением, или MGE, из которой берут начало паллидум и корковые интернейроны.

У челюстных позвоночных MGE развивается из передней части нервной трубки, которая экспрессирует гены Nkx2.1 и Hedgehog, а мозжечок развивается из области, называемой ромбической губой, которая экспрессирует Pax6. У миксины команда нашла область в правильном месте, которая экспрессирует как Nkx2.1, так и ген Hedgehog, который был впервые идентифицирован в этом исследовании. Это указывает на то, что мозг миксины действительно имеет область MGE. Сходным образом, хотя миксины не имеют настоящего мозжечка, команда смогла идентифицировать четкую ромбическую область губ, которая экспрессирует Pax6.

На данный момент команда была уверена, что мозг миксины и челюстных позвоночных имеет сходные паттерны развития.«Проблема заключалась в том, что у миног еще не было обнаружено подобного рисунка», — объясняет Куратани. «Общий характер развития мозга миксин и челюстных позвоночных повысил вероятность того, что очевидно примитивный мозг миноги — это просто уникальная характеристика миноги».

Кроме того, без ответа на вопрос о миногах эти общие паттерны можно интерпретировать как изменения, которые независимо произошли в каждой линии — челюстной и бесчелюстной — после того, как они отделились друг от друга.Чтобы решить эту проблему, команда повторно исследовала миногу и обнаружила несколько новых генов Nkx2.1, экспрессируемых в правильном месте, но не обнаружила никакой экспрессии Hedgehog, что указывает на то, что MGE миноги немного отличается от такового у челюстных позвоночных. Затем команда изучила личинок миноги и обнаружила область, похожую на ромбическую губу, которая экспрессирует Pax6B, хотя и немного иначе, чем у миксин или челюстных позвоночных.

«Мы обнаружили, что паттерн челюстно-позвоночные более похож на миксину, чем на миног, — говорит Куратани, — и данные указывают на то, что это, вероятно, связано с вторичными эволюционными изменениями в эволюции миноги, а не с изменениями, присущими только челюстным позвоночным».«С помощью этих новых данных, полученных на миксах и миногах, мы показали, что у обоих существующих видов бесчелюстных рыб есть ромбическая губа и MGE — источники мозжечка, паллидума и ГАМКергических интернейронов у челюстных позвоночных. развитие этих геноархитектурных паттернов до общего предка, общего у бесчелюстных и челюстных позвоночных ».


Новости со всего мира