Мозг позвоночных возник раньше самих позвоночных

Молекулярные механизмы, отвечающие за формирование мозга, в полном комплекте есть уже у полухордовых — морских животных, которые рассматриваются как переходное звено между иглокожими и хордовыми.

Мозг позвоночных считается величайшей эволюционной загадкой. Такой структуры нет больше ни у кого из животных (хотя слово «мозг» употребляется и в отношении иных крупных нервных центров), и возник он, как полагают учёные, уже у вполне оформившейся группы позвоночных. У наших примитивных родственников, хордовых асцидий и ланцетника, нет и намека на мозговые структуры, поэтому считается, что мозг начал формироваться уже после того, как позвоночные сделали свои первые эволюционные шаги.

Однако исследователи из Чикагского университета (США) придерживаются иной точки зрения: по их мнению, фундамент для построения мозга был заложен ещё даже до появления на Земле хордовых.

Учёные обратили внимание на странную группу морских животных, называемых полухордовыми. По ряду признаков их считают переходным звеном между иглокожими и хордовыми, но по образу жизни и внешнему виду напоминают скорее каких-нибудь червей, роющихся в песчаном дне. На переднем конце тела у некоторых из них есть особый хоботок, который облегчает им рытьё нор, от остального тела этот хоботок отделён воротничком.

Учёные обнаружили, что во время эмбрионального развития у полухордовых синтезируется тот же комплекс белков, что управляет формированием мозга у позвоночных. Передний, средний и задний мозг образуются под действием трёх сигнальных центров, которые соответствующим образом располагаются в зародыше позвоночных. У полухордовых есть такие же сигнальные центры: первый находится в хоботке (что как бы соответствует переднему мозгу), второй — в районе воротничка (как в случае среднего мозга) и третий — там, где воротничок переходит в тело животного (соответствует заднему мозгу).

Как пишут исследователи в журнале Nature, у полухордовых белки в каждом сигнальном центре взаимодействуют так же, как они это делают у позвоночных.

Но до формирования полноценного мозга у полухордовых дело не доходит. Сигнальные центры у них управляют распределением нервных клеток в коже, в результате передний конец тела оказывается снабжён довольно сложной нервной сетью, которую, конечно, с большой натяжкой можно назвать «кожным диффузным мозгом». По собственным словам учёных, они рассчитывали обнаружить лишь необходимый «мозговой» набор генов, а нашли уже сформировавшиеся молекулярные сигнальные центры. То есть можно сказать, что фундамент для постройки мозга позвоночных, план его строения был создан эволюцией ещё до того, как появились сами позвоночные.

Но почему тогда этих молекулярных центров нет у наших ближайших родственников — хордовых асцидий и ланцетников? Видимо, следует признать, что они попросту их утратили. Получается, что появление и развитие мозга происходило вовсе не так гладко и безупречно, как принято считать, и интенсивные эволюционные работы в этом направлении чередовались с периодами затишья. Что, в общем, неудивительно, если вспомнить, насколько он сложен, этот самый мозг позвоночных.

Подготовлено по материалам Marine Biological Laboratory.