Один из основных постулатов нейробиологии состоит в том, что нервная система животных состоит из дискретных клеток. Однако, похоже, беспозночные из типа гребневиков готовы бросить вызов этой догме. Как сообщается в новом исследовании, опубликованном в Science, нервная система гребневиков имеет синцитиальное строение, и нейроны не разграничены синапсами, а переходят друг в друга.
На заре нейробиологии существовали две альтернативные версии строения нервной ткани. Согласно одной из них, которую отстаивал Сантьяго Рамон-и-Кахаль, нервная ткань состоит из отдельных клеток. Его оппонент, Камилло Гольджи, утверждал, что нервная ткань есть синцитий, то есть сеть не отграниченных друг от друга клеток. Окончательная правота Рамон-и-Кахаля была подтверждена, когда с помощью электронной микроскопии удалось получить изображение синапса – контакта между двумя нейронами. Однако, похоже, дискретность нервной системы характерна не для всех животных. Как сообщается в новой работе, нервная система гребневиков имеет синцитиальное строение.
Гребневики – двуслойные животные, внешне чем-то напоминающие медуз, но не имеющие стрекательных клеток. Все больше свидетельств указывает, что гребневики в ходе эволюции животного царства стали одной из первых отделившихся групп. Раннее отделение гребневиков может говорить о том, что нервная система, а, может быть, и сами нейроны в ходе эволюции появились по меньшей мере дважды: у гребневиков и у всех остальных животных.
Нервная система гребневиков представлена субэпителиальной нервной сетью (SNN), нейронами мезоглеи (средний желеобразный слой тела гребневика) и нейронами, иннервирующими отдельные органы. Как показали исследования, выполненные на гребневике Mnemiopsis leidyi, SNN как раз и представляет собой синцитий! Столь смелые выводы были получены с помощью серийной блочной сканирующей электронной микроскопии (serial block face scanning electron microscopy (SBFSEM), благодаря которой исследователи выполнили 3D реконструкцию SNN.
Также показано, что нейроны мезоглеи формируют прямые контакты с синцитием SNN, а сенсорные нейроны формируют между собой простые системы связей, которые сообщаются с SNN. Важно подчеркнуть: настоящие синапсы в нервной системе гребневиков все-таки есть. Например, именно посредством синапсов некоторые сенсорные нейроны связаны с нейритами SNN. Есть в нервной системе гребневиков и щелевые контакты (а именно, в гребных пластинках), однако в SNN найти их не удалось.
Авторы работы отмечают, что синцитиальная нервная система ранее описывалась и у других животных, в частности, колониального гидроидного полипа парусницы (Velella). Однако лишь сейчас ученые смогли разобраться в том, как синцитиальная нервная система устроена на ультраструктурном уровне. Вполне вероятно, что изучение других животных, у которых в нервной системе присутствуют кольцевые структуры, принесет нам немало сюрпризов.
Текст: Елизавета Минина
Syncytial nerve net in a ctenophore adds insights on the evolution of nervous systems by Burkhardt P, et al. Science. 2023;380(6642):293-297.
DOI: 10.1126/science.ade5645
