5 декабря 2020, суббота, 15:41
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Нервная жизнь гидры

Bridgitte Galliot

Исследователи из Швейцарии сообщили, что им удалось выяснить, каким образом пресноводная гидра заставляет свои клетки "кожи" работать вместо нервных клеток. Результаты этого исследования проливают свет на то, как в ходе эволюции возникали нейроны у ранних многоклеточных животных.

Как многие помнят из школьных уроков биологии, гидра – небольшой пресноводный полип, относящийся к кишечнополостным животным. Тело гидры можно сравнить с мешочком с полостью внутри. В мешочек ведет отверстие, которое окружено несколькими щупальцами. В щупальцах содержатся стрекательные клетки, которые позволяют гидре парализовать своих жертв – мелких пресноводных рачков, затем добыча отправляется в ротовое отверстие. Стенка тела гидры состоит из двух слоев клеток. Клетки наружного слоя (эктодермы) выполняют покровную функцию, это «кожа» гидры, во внутреннем слое (эндодерме) находятся пищеварительные клетки: они выделяют во внутреннюю полость пищеварительные ферменты. И в эктодерме, и в эндодерме присутствуют мускульные клетки, которые, сокращаясь, дают возможность гидре двигаться. Мускульные клетки эндодермы снабжены жгутиками, которые обеспечивают движение воды во внутренней полости, а также ложноножками, захватывающими кусочки пищи. В эктодерме гидры находится также сеть из нервных клеток.

Первым заметил пресноводных гидр знаменитый голландский натуралист Антони ван Левенгук, который в 1702 году писал Лондонскому королевскому обществу о выловленных им в одном из каналов города Дельфт «анималикул», которые были способны растягиваться и сокращаться, а также шевелить «рогами». Сообщение Левенгука было опубликовано в «Трудах Лондонского королевского общества», но, видимо, его заслонили известия о других его замечательных открытиях, и на «анималикул с рогами» никто особого внимания не обратил.

Слава к гидрам пришла немного позднее, когда их исследованиями стал заниматься Авраам Трамбле. Он родился в Швейцарии, а жил в Нидерландах, где работал учителем в семье графа Бентинка. В прудах графского имения Зоргфлит, недалеко от Гааги, Трамбле и выловил своих гидр. Он описал строение, питание, размножение и способы передвижения этих животных, проведя немало остроумных опытов. В частности, Трамбле разрезал гидру поперек, так что в верхней части оставались ротовое отверстие с щупальцами, а в нижней – подошва, которой гидра прикрепляется ко дну или к водным растениям. Ученые обнаружил, что вскоре из двух разрезанных частей появилось две гидры: «голова» отрастила себе новую подошву, а нижняя часть – «новую голову». В дальнейшем обнаружилось, что полип способен восстановиться, даже если его разрезать на 200 отдельных частей – из каждого кусочка вырастет новая гидра.

Исследование Трамбле под названием «Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов с руками в форме рогов» было опубликовано в 1744 году. Описанные им существа стали очень популярными, и множество натуралистов, повторяя опыты Трамбле, убедилось в их удивительных свойствах. Трамбле впервые использовал для обозначения пресноводных полипов название «гидра», так как их способность к восстановлению утраченных частей тела напомнила ему миф о Лернейской гидре, у которой на месте отрубленных голов вырастали новые. В 1746 году слово Hydra было официально закреплено Линнеем в качестве родового названия.

Швейцарские ученые заинтересовались механизмом, который позволяет гидре при восстановлении из небольшого фрагмента получать клетки всех необходимых типов, в частности, нервные клетки. Обычно в организме гидры новые нервные клетки возникают благодаря особым клеткам, содержащимся между мускульными клетками. Их называют промежуточными, или интерстициальными клетками (i-клетки). Из i-клеток при делении возникают нервные, чувствительные, половые и стрекательные клетки гидры.

Если все i-клетки в организме удалить (этого экспериментаторы добиваются при помощи алкалоида колхицина или ионизирующего излучения), можно получить гидру без нервной системы. Она сохраняет способность к росту, регенерации и почкованию, но не может самостоятельно питаться. Так как без нервных клеток животное не реагирует на прикосновения, оно не в состоянии поймать добычу щупальцами. Гидр без нервных клеток в лаборатории ученые кормят искусственно.

Ученые из Женевского университета под руководством Бриджит Галио (Bridgitte Galliot) использовали современные методы секвенирования РНК у лишенных i-клеток и нейронов гидр, чтобы определить, как происходит у них экспрессия генов, участвующих в образовании нейронов и функционировании нервной системы.

Обычно в организме гидры экспрессия генов, задействованных в нейрогенезе, зависит от пространственного положения клетки. В центральной части тела работа таких генов ограничена, а в районе щупалец и подошвы, где сеть нейронов наиболее густая, эти гены работают с максимальной загрузкой. При отсутствии i-клеток и нервной системы экспрессия генов, ответственных за нейрогенез, в центральной части тела прекращается вовсе, зато эти гены начинают работать в некоторых клетках эпителия, покрывающего поверхность тела гидры.

Всего ученые определили 34 гена, чья экспрессия выросла по меньшей мере вдвое после потери гидрой нервной системы. Активность этих генов неуклонно росла в течение 11 суток после устранения i-клеток и оставалась на высоком уровне более трех недель. Исследователи пришли к выводу, что гидра приспосабливается к жизни без нервной системы путем активации генетической программы нейронов в клетках эпителия. Вероятно, это придает клеток поверхности тела хотя бы некоторую чувствительность и способность реагировать на внешние раздражители. Хотя пока еще точно не определено, как экспрессия того или иного гена влияет на функции клеток.

Бриджит Галио и ее коллеги полагают, что их исследование позволит выяснить истоки эволюции нейронов. Считается, что первые нервные клетки возникли из «протонейронов», имевшихся у общего предка всех многоклеточных животных. Возможно, что эти «протонейроны» были сходны с i-клетками гидры, светочувствительными клетками личинок губок или нейронами, контактирующими со спинномозговой жидкостью (CSF-contacting neurons). Затем эти протонейроны эволюционировали, со временем став приспособленными для выполнения специфических функций нервных клеток. Эксперимент швейцарских исследователей показывает, что есть вероятность и другого пути появления нейронов: из эпителиальных клеток, получивших новые функции.

О результатах исследования рассказывает статья в Philosophical Transactions of the Royal Society B.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.