Мозг бесчелюстных рыб оказался более похожим на наш, чем считалось ранее

Исследователи из лаборатории эволюционной морфологии RIKEN и других институтов Японии показали, что сложное разделение мозга на отделы у позвоночных впервые появилось до эволюции челюстей, более 500 миллионов лет назад. Опубликованное в журнале Nature исследование демонстрирует, что два элемента генной архитектуры мозга (гендоархитектуры), которые считались уникальными для челюстных позвоночных, на самом деле присутствуют у двух видов бесчелюстных рыб — миксины и миноги.

Большинство современных видов позвоночных имеют челюсти, развитие которых, как считается, произошло в палеозойскую эру. Челюстные позвоночные, включая людей, разделяют многие характеристики развития, которые оставались неизменными тысячелетиями. Считалось, что базовый план развития мозга достиг завершения именно у челюстных, поскольку мозги миног и миксин — единственных доживших до наших дней бесчелюстных рыб — казалось, лишены двух ключевых доменов.

Последние данные поставили это под сомнение, и, будучи единственной в мире лабораторией, способной изучать эмбрионы миксин, команда RIKEN под руководством Шигеру Куратани использовала методы, заимствованные из биологии развития, чтобы решить эту важную проблему.

У челюстных позвоночных медиальное ганглионарное возвышение (MGE), из которого развиваются паллидум и корковые интернейроны, формируется из переднего отдела нервной трубки, экспрессирующего гены Nkx2.1 и Hedgehog. У миксин команда обнаружила регион в правильном месте, экспрессирующий как Nkx2.1, так и ген Hedgehog, идентифицированный впервые в этом исследовании. Это указывает на то, что у миксины действительно есть область MGE. Аналогично, хотя у миксин нет настоящего мозжечка, команда смогла идентифицировать чёткую область ромбической губы, экспрессирующую Pax6.

«Проблема была в том, что у миноги ещё не было показано подобного паттерна», — поясняет Куратани. Команда вновь исследовала миногу и обнаружила несколько новых генов Nkx2.1, экспрессируемых в правильном месте, но не нашла экспрессии Hedgehog, что указывает на некоторое отличие MGE миноги. Также у личинок миноги была найдена похожая на ромбическую губу область, экспрессирующая Pax6B.

«Мы выяснили, что паттерн челюстных позвоночных был более похож на таковой у миксины, чем у миноги, — говорит Куратани. — Это свидетельствует о том, что это, вероятно, связано со вторичными эволюционными изменениями в эволюции миноги, а не с изменениями, уникальными для челюстных позвоночных. Это прочно относит развитие этих паттернов гендоархитектуры к общему предку, которого разделяют бесчелюстные и челюстные позвоночные».