| ← Июль 2024 → | ||||||
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|---|---|---|---|---|---|---|
|
8
|
9
|
10
|
11
|
12
|
13
|
14
|
|
15
|
16
|
17
|
18
|
19
|
20
|
21
|
|
23
|
24
|
25
|
26
|
27
|
28
|
|
|
29
|
30
|
31
|
||||
За последние 60 дней 1 выпусков (1 раз в 2 месяца)
Сайт рассылки:
http://elementy.ru
Открыта:
09-05-2006
Статистика
+1 за неделю
У бесчелюстных обнаружены зачатки симпатической нервной системы
У бесчелюстных обнаружены зачатки симпатической нервной системы14.07.2024 ∙ Елизавета Минина ∙ Нейробиология, Цитология, Зоология
Считалось, что симпатическая нервная система является эволюционным приобретением челюстноротых, возникнув уже после разделения с бесчелюстными (к которым из ныне живущих относятся миноги и миксины). Эта точка зрения подтверждалась результатами исследований, в которых не удавалось обнаружить специфические для симпатической системы нейроны. В новой работе, проведенной на морской миноге (Petromyzon marinus) ученые смогли доказать, что симпатоандреналовые клетки, функционирующие за счет дофамина, у бесчелюстных существуют и образуют тонкие продольные тяжи. Симпатоандреналовые клетки бесчелюстных происходят от клеток нервного гребня, как и у остальных позвоночных. Самыми примитивными позвоночными являются представители группы бесчелюстных — миноги и миксины (их объединяют в надкласс Круглоротые). К позвоночным их относят потому, что, хотя ведущую опорную роль у них играет хорда, у них есть и зачатки позвонков. Хорда — это гибкий тяж из соединительной ткани, который в ходе эволюции животных появился в качестве опорного органа. Животных, которые имеют хорду по крайней мере на некоторых этапах индивидуального развития, объединяют в тип Хордовые (Chordata). У простейшего современного представителя этого типа, ланцетника, хорда остается на всю жизнь, а у позвоночных хорда во время эмбрионального развития редуцируется до межпозвоночных дисков, и роль опоры на себя берет костная структура — позвоночник. Можно сказать, что с точки зрения опорной структуры круглоротые занимают промежуточное положение между ланцетником и остальными позвоночными. Ланцетника круглоротые опережают в эволюционном плане наличием черепа, пусть и полностью хрящевого.
В отличие от ланцетника, у которого нервная система представлена нервной трубкой, не разделенной на отделы, нервная система круглоротых подразделяется на спинной и головной мозг. Их головной мозг, как и у всех позвоночных, разделен на пять отделов: передний, промежуточный, средний, мозжечок и продолговатый. Миног и миксин от прочих позвоночных отделяет очень важный эволюционный признак: как и следует из названия группы, у них нет челюстей. Например, миноги питаются, присасываясь к рыбам ротовой воронкой с многочисленными роговыми зубцами и буравя мягкие ткани. В развитии позвоночных важнейшую роль играет так называемый нервный гребень — скопление стволовых клеток, которые «расползаются» по телу эмбриона и дают начало многим структурам, составляющим основу плана строения позвоночного. Прежде всего, это скелетная часть черепа и лица, часть сердца, а также ганглии — периферические сенсорные ганглии и энтеральные ганглии. Принято считать, что у бесчелюстных нет цепочек симпатоандреналовых ганглиев, то есть аналогов симпатической нервной системы высших позвоночных. Обычно под симпатической нервной системы понимают часть вегетативной нервной системы, регуляторные «узлы» — ганглии — которой расположены не рядом с органами, которыми они управляют, а вдоль спинного мозга. Функционально симпатическая нервная система регулирует реакции, лежащие в основе ответа организма на стресс (см. Реакция «бей или беги»), и стимулирует образование адреналина надпочечниками — эту связь часто именуют симпатоандреналовой системой. Данные предыдущих исследований указывали на то, что бесчелюстные отделились от эволюционного «мейнстрима» животных до полноценного формирования этой системы: ранее у миног и миксин обнаруживали лишь обособленные рассеянные скопления хромаффинных клеток, которые выделяют адреналин. Но, как показала недавняя статья, опубликованная в журнале Nature, и у бесчелюстных все не так просто. Было известно, что у позвоночных предшественники клеток ганглиев симпатической нервной системы, организованных в цепочки, происходят от особых симпатоандреналовых клеток-предшественниц. От них же происходят хромаффинные клетки, которые входят в состав надпочечников. Надежный показатель принадлежности клеток к той или иной группе — экспрессия специфических транскрипционных факторов. Клетки симпатоандреналового ряда характеризуются экспрессией трех факторов — Ascl1, Phox2b и Hand2. Кроме того, в этих клетках экспрессируются два фермента, необходимых для биосинтеза катехоламинов, а именно, норадреналина и адреналина, — тироксингидроксилаза (Th) и дофамин-β-гидроксилаза (Dbh). Но, как было показано ранее, хромафинные клетки круглоротых существенно отличаются от таковых у позвоночных. Более того, в предыдущих исследованиях транскрипционные программы дифференцировки клеток симпатоандреналовой системы не удавалось выявить при раннем развитии нервного гребня у миног. Хотя напрашивается заключение, что симпатоандреналовой системы у круглоротых нет, встает вопрос: из чего же развиваются их хромаффинные клетки, пусть и отличающиеся от таковых у позвоночных? Авторы обсуждаемой работы заключили, что, раз у круглоротых в том или ином виде присутствуют скопления хромаффинных клеток, должны и существовать клетки, которые потенциально бы могли быть и их предшественниками, и предшественниками клеток симпатоандреналовой системы. Чтобы выявить экспрессию вышеупомянутых специфических транскрипционных факторов (Ascl1, Phox2b и Hand2), ученые наблюдали, как соответствующие гены экспрессируются на тех этапах развития, когда формируется симпатоандреналовая система остальных позвоночных. Чтобы выявить экспрессию того или иного гена, используется метод, известный как флуоресцентная гибридизация in situ (FISH — fluorescence in situ hybridization). Для интересующего гена синтезируется помеченная флуорофором последовательность, комплементарная некоторому его участку. Обработка клеток флуоресцентной последовательностью приводит к тому, что ген-мишень начинает тоже светиться, и это свечение детектируется с помощью микроскопа. Используя модифицированную разновидность FISH, исследователям удалось «поймать» момент, когда ген Ascl1 активно экспрессируется в районе головы и менее активно вдоль нотохорда, Phox2 активно экспрессируется в промежуточном мозге, заднем мозге и прилегающих жаберных дуг. Наконец, Hand2 экспрессируется преимущественно в сердце, а также вентральной фарингеальной мезенхиме. Важно отметить, что эти три гена в большинстве клеток экспрессировались одновременно, но на более поздних этапах развития, чем у остальных позвоночных. Таким образом, клетки, экспрессирующие три ключевых фактора клеток симпатоадреналового происхождения, которые консервативны для аналогичных клеток у высших позвоночных, у круглоротых есть, просто возникают они позже, чем у других позвоночных. Вообще, как оказалось, нейрогенез у круглоротых завершается только на поздних личиночных стадиях.
Итак, клетки симпатоандреналового происхождения у бесчелюстных имеются. Но могут ли они синтезировать катехоламины, без которых не может функционировать симпатическая нервная система? Оказалось, что клетки, одновременно экспрессирующие Ascl1, Phox2b и Hand2, также экспрессируют и Th, и Dbh. Клетки, одновременно экспрессирующие Th, и Dbh, располагаются в вентральной части глотки, в сердце и вдоль хорды, подобно тому, как у высших позвоночных такие клетки формируют тяжи, идущие вдоль позвоночника. Более того, ученым удалось выявить экспрессию транспортера норадреналина Slc6a2 на чуть более поздней стадии развития. Однако симпатоандреналовые клетки круглоротых не собраны в ганглии, а располагаются поодиночке или собраны в мелкие кластеры, идущие вдоль хорды. Дальнейшие эксперименты авторов показали, что скопления симпатоандреналовых клеток круглоротых вблизи сердца — это те самые хромаффинные клетки, которые были обнаружены в предыдущих исследованиях. А вот скопления симпатоандреналовых клеток, располагающихся вдоль позвоночника и дорсальной аорты, можно считать периферическими симпатическими нейронами, которые раньше у круглоротых никто не описывал. Симпатобласты, «порождающие» эти клетки, как выяснилось, происходят от клеток, начало которым дал нервный гребень. Чтобы окончательно убедиться, что найденные клетки действительно аналогичны клеткам симпатоандреналовой системы высших позвоночных, ученые провели секвенирование РНК одиночных предполагаемых симпатоандреналовых клеток, экспрессирующих тирозингидроксилазу и не экспрессирующих ее. Было показано, что клетки, экспрессирующие тирозингидроксилазу, экспрессируют и транспортер норадреналина, что подтверждает их симпатоандреналовую природу. Анализ данных секвенирования РНК позволил установить, что в клетках, экспрессирующих тирозингидроксилазу, присутствуют белки, связывающие железо и медь — кофакторы для тирозингидроксилазы и дофамин-β-гидроксилазы, то есть ферменты активны в этих клетках. Синаптоандреналовую природу клеток, найденных авторами, подтвердили и дополнительные эксперименты, направленные на выявление в них разнообразных факторов, задействованных в продукции катехоламинов. Таким образом, у круглоротых имеется симпатоандреналовая система (или как минимум ее зачатки), происходящая из нервного гребня и представленная скоплениями, расположенными вдоль хорды. По результатам исследования можно заключить, что норадреналин функционирует в теле миног. Сложности с гистологическим выявлением симпатоандреналовых клеток ранее связаны, вероятно, с меньшим, по сравнению с другими позвоночными, количеством этих клеток как у личинок, так и у взрослых особей. Источник: Brittany M. Edens, Jan Stundl, Hugo A. Urrutia & Marianne E. Bronner. Neural crest origin of sympathetic neurons at the dawn of vertebrates // Nature. 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-07297-0. Елизавета Минина Предыдущие новостиПримитивное раннепермское четвероногое из Намибии было сверххищником приполярной ГондваныГигантская стволовая тетрапода Gaiasia jennyae описана по находкам, сделанным в высокоширотных отложениях ранней перми в Намибии. Гайасия была крупным животным — размером с крокодила. Получается, что 270 миллионов лет назад даже в умеренно-холодном климате существовали сложные экосистемы, способные поддерживать хищников столь солидных габаритов. 08.07.2024 ∙ Анна Новиковская ∙ Палеонтология
Орхидеи «кормят» свое потомство через общую микоризуПроростки орхидей — протокормы — кластеризуются вокруг материнского растения, и это удивляло биологов со времен Чарльза Дарвина. Эксперимент с радиоактивно меченным углеродом выявил возможную причину такого эффекта: похоже, что зрелые орхидеи передают проросткам часть питательных веществ через общую микоризу. 04.07.2024 ∙ Георгий Куракин ∙ Ботаника, Микология
Тайна подводного слуха: как рыбы находят источник звукаКак рыбы определяют направление к источнику звука — оставалось загадкой многие десятилетия. Недавнее исследование показало, что для них важно соотношение колебаний давления и колебаний частиц среды. Слуховой орган рыб, включающий внутреннее ухо и связанный с ним через специальные косточки плавательный пузырь, способен воспринимать оба компонента звуковой волны, причем разные части слухового аппарата отвечают на разные компоненты звука. 01.07.2024 ∙ Даниил Марков ∙ Биофизика, Биоакустика, Ихтиология
Завроптеригии освоили Южное полушарие вскоре после СеверногоОдной из наиболее успешных групп морских ящеров в мезозое были завроптеригии (нотозавры, плакодонты, плезиозавры и плиозавры). До сих пор о ранней эволюционной истории завроптеригий можно было судить лишь по их остаткам из Северного полушария, однако уникальная находка позвонка в Новой Зеландии показывает, что древние морские рептилии присутствовали и на юге планеты. 27.06.2024 ∙ Анна Новиковская ∙ Палеонтология
Гипотеза о циклической Вселенной получила наблюдательную поддержкуВ начале 2024 года вышли две важные статьи по космологии. Первая посвящена открытию анизотропии в распределении фонового гамма-излучения: оно имеет дипольную структуру, но ориентировано не так, как диполь реликтового излучения. Во второй статье описано открытие чрезвычайно тусклого, но достаточно массивного спутника Млечного Пути, меняющее представления о распределении черных дыр в гало галактик. 24.06.2024 ∙ Николай Горькавый ∙ Космология, Наука в России, Астрофизика
Самые многочисленные виды насекомых сокращаются быстрее другихМетаанализ данных о 923 сообществах насекомых (в широком смысле), полученных ранее в ходе более сотни исследований, показал, что максимальную скорость сокращения численности имеют те виды, которые исходно были самыми многочисленными в биосообществе. Это опровергает популярное мнение о ведущей роли редких и малочисленных систематических групп в потере биоразнообразия. 17.06.2024 ∙ Михаил Орлов ∙ Наука в России, Экология, Энтомология, Сельское хозяйство
Новые палеогенетические данные уточнили историю одомашнивания лошадейАнализ 475 древних лошадиных геномов подтвердил главный вывод, сделанный три года назад на основе 273 геномов: лошади, пригодные для использования в качестве транспортного средства, были выведены около 2200 года до н. э. в Прикаспийской степи. За несколько последующих веков они распространились по Евразии вместе с новоизобретенными колесницами, быстро вытеснив местные популяции диких лошадей. 13.06.2024 ∙ Александр Марков ∙ Генетика, МГУ, Антропология, Эволюция
Судя по строению ротовых пластин девонские гетеростраки были фильтраторамиПри помощи рентгеновской микротомографии создана детальная реконструкция ротового аппарата бесчелюстного гетерострака Rhinopteraspis dunensis, жившего в девонском периоде. Авторы утверждают, что взаимное расположение и тип подвижности «ротовых» пластинок оставляют единственный вариант: R. dunensis был фильтратором, а не хищником или детритофагом. 10.06.2024 ∙ Анна Шумовская ∙ Палеонтология, Эволюция
Пережив китобойный промысел, горбатые киты столкнулись с глобальным потеплениемАнализ сотен тысяч снимков, сделанных в основном фотографами-любителями, показал, что численность горбатых китов быстро росла в первое десятилетие XXI века, но затем этот рост не просто замедлился, а пошел вспять. В период с 2012 по 2021 год популяция горбачей в северной части Тихого океана сократилась на 20% (с более чем 33 тысяч до менее чем 27 тысяч) из-за климатических аномалий. 06.06.2024 ∙ Ольга Титова ∙ Климат, Зоология
|
| В избранное | ||
