Средний мозг исключили из эволюции позвоночных — Naked Science
8 минут
Редакция

Средний мозг исключили из эволюции позвоночных

Международная группа ученых разработала новую модель эволюции мозга, согласно которой мозг позвоночных образовался из двух, а не трех структур.

untitled-1
©Wikipedia

Сравнение плана строения (Bauplan) нервной системы живых организмов важно для понимания эволюции мозга. Согласно преобладающей, сегментно-топологической, модели (prosomeric model), уже на этапе нервной пластинки центральная нервная система (ЦНС) позвоночных развивается в передне-заднем направлении, и ее Bauplan содержит передний, средний, задний и спинной мозг. После сворачивания пластинки в трубку (нейруляции) эти зоны подразделяются на нейромеры — участки, обособленные стяжками, — каждый из которых состоит из четырех сплошных регионов: верхней, крыловидной, базальной и нижней пластинки. Эта и последующая дифференциация нервной системы регулируется специальными веществами — морфогенами, которые кодируются гомеозисными генами. Число нейромеров и их генетическая основа аналогичны у всех групп хордовых, что указывает на эволюционную консервативность Bauplan.

 

Bauplan ЦНС позвоночных согласно сегментно-топологической модели на этапах нервной пластинки (A, C) и нервной трубки (B, D). На рисунке A представлены сегменты, соответствующие переднему (SP, D), среднему (MB), ромбовидному — включает задний и продолговатый (Rh) — и спиннму мозгу  / ©Beatriz Albuixech-Crespo et al., PLoS Biology, 2017

 

Несмотря на то, что сегментно-топологическая модель позволяет проводить анатомические параллели между позвоночными, проследить эволюцию нервной системы до беспозвоночных с ее помощью затруднительно. Из-за специфических модальностей последних сопоставление обычно проводится только по экспрессии генов, что сильно ограничивает интерпретацию данных. Поэтому для такого сравнительного анализа часто используются ланцетники (Branchiostoma) — примитивные морские животные подтипа бесчерепные (Acrania). До XIX века ланцетники рассматривались в качестве связующего звена между позвоночными и беспозвоночными, поскольку, в отличие от последних, обладают нервной трубкой, но, в отличие от первых, не имеют обособленных головного и спинного мозга. Сейчас Branchiostoma отнесены к низшим хордовым, занимая промежуточное положение между оболочниками (Urochordata) и позвоночными.

 

До сих пор гомеозисные гены на примере ланцетников изучались изолированно и для нескольких стадий эмбрионального развития. В новой работе сотрудники Барселонского университета и других учреждений рассмотрели роль 48 хорошо известных гомеозисных генов в развитии нервной трубки флоридского ланцетника (Branchiostoma floridae) только на стадии средней нейрулы. Прямое топологическое сравнение механизмов нейруляции позволило авторам выделить в «переднем мозге» ланцетников участок, высоко гомологичный основным областям, связанным с эволюцией мозга, — таламусу, претектуму и среднему мозгу. Зона получила название диэнцефало-мезенцефалического зачатка (Diencephalo-Mesencephalic primordium, DiMes) и оказалась доменом экспрессии факторов транскрипции Pax4/6, связанных с развитием нервных тканей. По мнению ученых, она могла послужить отправной точкой для возникновения сложного переднего мозга.

 

 

Топологическое сравнение механизмов нейруляции нервной трубки бесчерепных (B, B’) и позвоночных (B”): области DiMes соответствует дифференцированный передний мозг / ©Beatriz Albuixech-Crespo et al., PLoS Biology, 2017

 

Предполагается, что эволюция мозга произошла благодаря трем вторичным организаторам — ANR, ZLI, IsO — специфическим участкам нервной системы, которые регулируют качественные особенности нейроэпителия и регионализацию среднего, переднего и заднего мозга. С развитием претектума, таламуса и среднего мозга, в частности, ассоциируются IsO и ZLI, которые, согласно построенной авторами карте генетических маркеров, отсутствуют у ланцетников. Таким образом, вопреки сегментно-топологической модели, Bauplan B. floridae предполагает только передне-заднюю ось, но не средний мозг (он был объединен с передним), и общий предок позвоночных, вероятно, также его не имел. Вместе с тем новая модель позволяет проводить прямые топологические сравнения нервной трубки низших хордовых с мозгом высших животных, поскольку подтверждает наличие у ланцетников ряда идентичных структур (прехордальной пластинки, перегородок).

 

Подробности работы опубликованы в журнале PLoS Biology.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 18:33
8 минут
Василий Парфенов

Владельцы электронных почтовых ящиков Gmail давно знакомы с функцией дополнения фраз и простановки приветствий или прощаний. Однако мощнейший нейросетевой алгоритм для обработки текста GPT-3 позволяет делать гораздо больше. Сегодня сразу три стартапа довели свои сервисы составления e-mail по наброскам до стадии бета-тестирования, а еще один предлагает генерировать рекламные тексты на основе простых вводных фраз.

Вчера, 09:45
4 минуты
Сергей Васильев

Глубоко в носоглотке ученые обнаружили новую — четвертую — пару крупных слюнных желез, о существовании которой ранее никто не подозревал.

Позавчера, 08:27
11 минут
Мария Азарова

Ученые из Университетского колледжа Лондона рассказали о случае 45-летнего пациента, перенесшего Covid-19 в достаточно тяжелой форме: примерно через 40 дней после заражения он начал ощущать звон в ушах и внезапную потерю слуха.

Позавчера, 12:21
4 минуты
Ольга Иванова

Международная группа ученых сделала рентгеновские снимки грудного отдела тела муравьев, проанализировав их мышцы и внутренний скелет. В результате исследователи выяснили, что сила этих насекомых связана с потерей способности летать.

16 октября
6 минут
Василий Парфенов

Несмотря на устоявшееся мнение, согласно которому газотурбинные двигатели (ГТД) почти достигли технологического совершенства и прироста характеристик более чем на единицы процентов в новых моделях ждать не стоит, инженеры продолжают искать способы радикально их улучшить. Компания GE Aviation уже до конца 2020 года собирается представить предсерийные экземпляры своих революционных силовых установок, которые должны быть на 20% долговечнее, на 35% экономичнее и будут иметь улучшенную на 80% энерговооруженность, чем предыдущие аналогичные модели.

16 октября
53 минуты
Александр Березин

Одни говорят, что в мире миллионы тонн ядерных отходов и что их никогда не удастся надежно захоронить, в связи с чем Гринпис перекрывает железные дороги, по которым везут ядерные материалы, и требует свернуть всю ядерную отрасль в одночасье. Другие утверждают, что реальные ядерные отходы от деятельности АЭС во всем мире помещаются в куб со стороной десять метров. Как понять, кто прав, а кто — нет? И почему то, что для одних — «отходы», другие рассматривают как ценную инвестицию в будущее? Попробуем разобраться.

28 сентября
29 минут
Александр Березин

Сентябрь 2020 года принес в Закавказье войну — столкновение Азербайджана и Нагорного Карабаха получило большой размах, общее число жертв, судя по всему, уже перевалило за сотню, а Ереван и Баку объявили мобилизацию (в Азербайджане — частичную). Объективного смысла в войне для самих участников нет. Баку не победит, но и Армения от конфликта ничего не выиграет. Пользу конфликт, однако, объективно принесет Турции, а также тем, кто поставляет в Азербайджан оружие. Возникает вопрос: почему война оказалась возможна, несмотря на дружественную позицию России к Армении, и зачем на нее пошли в Баку? И есть ли у Еревана разумный выход из назревающей бойни?

16 октября
6 минут
Денис Гордеев

Люди со второй и четвертой группами крови с большей вероятностью переболеют Covid-19 в тяжелой форме.

1 октября
39 минут
Александр Березин

После советской эпохи атомные реакторы перестали запускать в космос, но сегодня все постепенно меняется. К атомной энергетике для марсианских колоний примеривается Илон Маск, проекты лунных АЭС прорабатываются в России — и все несмотря на то, что в космосе условия для солнечной энергетики лучше, чем на нашей планете. Что заставляет космическую отрасль все чаще думать об атомных реакторах? Как ни странно, дело в том, что и ядерная энергетика в космосе становится еще важнее, чем на Земле. Попробуем разобраться почему.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: