Први мозак у природи

Ктенофорама је за лов потребан сложени нервни систем, који биолози називају елементарним мозгом. Фотографија: Melanie EL.

Ктенофорама је за лов потребан сложени нервни систем, који биолози називају елементарним мозгом. Фотографија: Melanie EL.

Научници су дешифровали геном ктенофора, организама који имају најстарији мозак на планети Земљи. Дешифровањем генома ктенофоре (која се још зове и реброноша) руски биолози и њихове колеге из иностранства сазнали су да се нервни систем појавио двапут у току еволуције. Дошли су и до нових сазнања о томе како нервни систем може да функционише, и та сазнања ће моћи да се користе у медицини, на пример у борби против старења.

Међународни тим научника дешифровао је геном морских бескичмењака Pleurobrachia bachei, представника велике групе ктенофора (Ctenophorа). Анализа гена ових организама, објављена у часопису Nature, оповргава фундаменталне представе о еволуцији живог света.

Пре свега, добијени подаци говоре о томе да су ктенофоре можда најстарије животиње на планети.

Досада су се најстаријим сматрали сунђери, који су примитивнији и немају нервни систем. Поред тога, гени ктенофора наводе биологе на помисао да се можда нервни систем двапут појавио током еволуције и да су обе појаве биле независне једна од друге.

Ктенофоре које су проучавали научници имају полупрозирно желатинозно тело и трепље. На први поглед ова животиња подсећа на медузу, али је сличност варљива, јер су ктенофоре далеко сложенији организми и припадају потпуно другом типу животиња. Оне су грабљивице, хране се зоопланктоном, ситним рачићима, па чак лове и рибљу млађ. Ктенофорама је за лов потребан сложени нервни систем. Биолози га називају елементарним мозгом, будући да он омогућава оријентацију у простору, координира покрете мишића и може да се регенерише у случају оштећења. Познато је укупно 150 врста ктенофора.

Одавно сам желео да за потребе истраживања гена пронађем животињску врсту код које се најпре појавила структура нервног система која се може третирати као мозак.

Јевгениј Рогајев, РАН

У Русији је тема ктенофора постала актуелна у вези са еколошком катастрофом у Црном мору, када су се тамо почетком 1980-их населиле ктенофоре мнемиопсис (Mnemiopsis leidyi) и почеле да прождиру зоопланктон, тј. да уништавају главну рибљу храну, што је био велики ударац за комерцијални риболов. Срећом, против прождрљивих досељеника пронађено је средство у виду друге ктенофоре (Beroe ovata), која се храни мнемиопсисом.

Ове занимљиве животиње скупљала је и проучавала група истраживача под руководством професора Леонида Мороза на универзитетима Флориде и Вашингтона. Ради проучавања генома биолози су се ујединили са групом професора Јевгенија Рогајева, специјалисте за неурогенетику и шефа лабораторије на Институту за општу генетику Руске академије наука (РАН) и у Медицинском училишту Универзитета у Масачусетсу.

Како је Рогајев рекао за портал „Газета.Ru“, он је одавно желео „да за потребе истраживања гена пронађе животињску врсту код које се најпре појавила структура нервног система која се може третирати као мозак“.

„Чудно звучи, али стручњаци нису имали недвосмислен одговор на питање код кога се најпре појавила таква структура. Због тога ми се чинило да је врло занимљиво откриће концентрације нервних ћелија минијатурног мозга код древне групе ктенофора.“

Рогајев је са својим колегама секвенцирао ДНК ктенофоре користећи најновије технологије дешифровања генома. У даљој анализи су учествовали стручњаци из САД, Русије, Шпаније, Холандије и Енглеске. Руски научници представљају Институт за општу генетику Руске академије наука, Факултет за биоинжењеринг и биоинформатику Московског државног универзитета „Ломоносов“ (МГУ) и Институт за цитологију и генетику Руске академије наука у Новосибирску.

Први закључак до кога су научници дошли поређењем генома ктенофоре са геномом других животиња састоји се у томе да се група ктенофора одвојила од осталих вишећелијских животиња у раним фазама еволуције, пре око 600 милиона година.

Испоставило се да су ктенофоре веома корисне за разумевање фундаменталних основа биологије. Њима је за лов потребан сложени нервни систем. Биолози га називају елементарним мозгом, будући да он омогућава оријентацију у простору, координира покрете мишића и може да се регенерише у случају оштећења.

Због тога није ни чудо што оне не личе на остале животињске врсте.

По речима професора Рогајева, анализа је показала да преко 19500 гена ктенофоре учествује у кодирању беланчевина. Поједини гени су јединствени, тј. постоје само код ктенофора и не постоје код других животиња. Код ктенофора су пронађене и неке врло необичне особености, које се тичу регулације функционисања гена. Наиме, оне немају микро РНК. Досада је микро РНК пронађена код свих врста животиња. Она има веома важну улогу у развоју и функционисању организма. Ктенофоре, међутим, некако живе и без ње.

У лабораторији професора Леонида Мороза показано је да се нервни систем ктенофоре разликује од нервног система других животиња по саставу неуромедијатора, тј. хемијских трансмитера нервног импулса у синапсама. Од свих познатих неуромедијатора код ктенофора је пронађен само глутамат, а нису пронађени ни серотонин, ни допамин, ни остали.

У геному ктенофоре такође недостаје низ гена беланчевина које имају улогу рецептора, тј. учествују у преношењу хемијских импулса између неурона.

Такве јединствене особине навеле су научнике на претпоставку да су се код ктенофора нервни систем и мишићи појавили независно од других животиња.

Из тога произилази да се нервни систем током еволуције појавио двапут, или, како се опрезније изражава Јевгениј Рогајев, „бар се може рећи да је одавно почела независна еволуција двају нервних система“.

Испоставило се да су ктенофоре веома корисне за разумевање фундаменталних основа биологије. Али то није све. Како наглашава Рогајев, „еволуционе шеме могу да се прецизирају и преиспитују, или да се интерпретирају на различите начине, али добијени подаци не само да помажу разумевању законитости еволуције животиња, него се могу применити и у пракси, на пример у новим приступима изради лекова“.

„Постојање другачијих молекула и механизама који реализују пренос импулса у нервном систему може бити важан и за област неуродегенеративних или психичких обољења. Ту спада, на пример, откриће неуропептида који се могу користити уместо обичних неуромедијатора или молекула који обезбеђују јединствене регенеративне способности тих животиња.“

Јевгениј Рогајев каже да је тај посао започет пре три године, а подржао га је Александар Чикунов, оснивач групе компанија „Росток“ која се бавила промовисањем пројеката усмерених на продужење људског века и борбу против старења. „То је за руске прилике редак пример пружања спонзорске помоћи фундаменталном истраживању“, нагласио је Рогајев.

У овом тренутку група професора Рогајева има неке завршене геномске пројекте који још увек нису објављени, на пример у вези са генима Алцхајмерове болести и дуговечности.

Руски текст на порталу gazeta.ru.

Росијскаја газета. Сва права задржана.

Више занимљивих садржаја пронађите на Russia Beyond на српском

Наш сајт користи „колачиће“ („cookies“). Притисните овде да сазнајете више о томе.

Прихватити коришћење „колачића“