Биологи «расшифровали» нервную систему гидр — Naked Science
13.04.2017
Редакция

Биологи «расшифровали» нервную систему гидр

Исследователи из Колумбийского университета разработали технику, которая позволила зарегистрировать активность всех нейронов в теле гидр.

giphy
©Wikipedia

Гидры (Hydra) — род пресноводных кишечнополостных, обитающих в реках с медленным течением и стоячих водоемах. При длине тела от одного до 20 миллиметров в ходе эволюции эти животные обзавелись нервной системой одними из первых. Известно, что она представляет собой равномерно распределенную по телу сеть из нескольких тысяч нейронов, однако точная структура этой системы изучена недостаточно. По современным представлениям, нейроны гидр образуют два нервных контура: первый отвечает за резкое сокращение, что выглядит как сворачивание тела из стебля в шар. Второй контур обеспечивает ритмические потенциалы — сокращение в радиальном направлении, или вытягивание. В то же время, гидры способны на более сложную активность, например охоту и реакцию на свет. В последнем случае животное «кивает», вытягивается или двигается в направлении источника света, при этом нейронный субстрат таких маневров неясен.

 

Чтобы устранить этот пробел, американские ученые использовали современные молекулярные методы. В основу описанной техники легла визуальная детекция возбуждения нейронов с помощью внутриклеточных сенсоров кальция — ионы кальция выбрасываются в цитоплазму в ответ на активацию клетки. Прозрачность тела гидр при этом делает их оптимальным модельным организмом для подобных исследований. Авторы вывели трансгенных животных, нейроны которых содержали сенсор кальция. Затем они фиксировали активность гидр на видеокамеру и, после обработки измерений, сопоставили показатель с уровнем возбуждения каждой клетки. Таким образом удалось определить нейронные сети, специфические для разных поведенческих реакций, фактически впервые полностью визуализировав процесс работы нервной системы животного, пусть и относительно простого.

 

Нервная система гидры / ©Christophe Dupre et al., Current Biology, 2017

 

Анализ показал, что нервный контур, который обычно обеспечивает сокращение в радиальном направлении, состоит из двух частей: один отвечает за ритмические потенциалы, а другой задействуется в ответ на освещение, что выражается в движении по направлению к его источнику. Третья функциональная цепочка, как и предполагалось, ассоциируется с резким сокращением. Также ученые выявили группу нейронов, ответственных за «кивание» гидр, — они локализованы под щупальцами. Примечательно, что все нервные клетки животных принадлежат к строго определенному контуру, и последние не пересекаются друг с другом. По словам биологов, полученные данные указывают на то, что им удалось реконструировать полную карту нейронной активности гидр (о мозге речь не идет, поскольку нервная система Hydra децентрализована).

 

Между тем ряд специалистов отнеслись к перспективе использования гидр в качестве модельных организмов наряду с рыбами данио-рерио или мышами скептически. Однако тот факт, что эти животные обладают древнейшей, с точки зрения эволюции, нервной системой, данные о ее структуре и механизмах работы могут помочь в изучении базовых процессов, лежащих в основе более сложных систем.

Статья опубликована в журнале Current Biology.

 

Видеосюжет об исследовании / ©New Scientist

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Вчера, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

Вчера, 09:16
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

31 июля
Ольга Иванова

Ученые выяснили, что хроническая боль может влиять не только на физическое состояние, но и на психику человека, определяя его чувства, мысли и убеждения.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

26 июля
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: