Компоненти клітин мозку сформувалися на мілководді близько 800 млн років тому, вважають дослідники.
Дослідники з Центру геномної регуляції в Барселоні виявили докази того, що спеціалізовані секреторні клітини, виявлені у древніх морських тварин розміром в міліметр, дали початок нейронам у більш складних тварин.
Вчені вивчили крихітні багатоклітинні організми з типу пластинчастих (Placozoa), поширені на мілководді в тропіках і субтропіках. Тварини без виражених органів, що нагадують краплі і харчуються водоростями і мікробами, з’явилися на Землі близько 800 млн років тому. Пластинчасті координують поведінку завдяки пептидергічним клітинам — особливим типам клітин, які виділяють невеликі пептиди. Ці молекули керують рухом і харчуванням тварини.
Пофарбовані клітини одного з видів пластинчастих під мікроскопом. Зображення: Sebastian R. Najle / Centro de Regulaci?n Genmica
Дослідники склали карту всіх типів клітин пластинчастих, зазначивши їх характеристики у чотирьох різних видів. Кожен тип клітин виконує особливу роль, яка визначається набором генів. Вчені створили карту регуляторних областей ДНК, які контролює кожен генний модуль, розкриваючи чітку картину того, що робить кожна клітина і як вони працюють разом.
Основні дев’ять типів клітин пластинчастих пов’язані безліччю «проміжних», які змінюються від одного типу до іншого. Клітини ростуть і діляться, підтримуючи баланс, необхідний тварині для пересування і харчування. Дослідники також виявили чотирнадцять типів пептидергічних клітин, які відрізнялися від всіх інших, не показуючи ніяких проміжних типів або будь-яких ознак зростання або ділення.
Еволюція нейронів з клітин пластинчастих. Зображення: Najle et al., Cell, 2023
Вчені показали, що пептидергічні клітини мали багато спільного з нейронами — клітинами нервової системи, який з’явився багато мільйонів років по тому у більш розвинених тварин, таких як білатерії. Сигнали, які керують формуванням таких клітин, нагадують нейрогенез. Крім того, вони містять безліч генних модулів, необхідних для побудови тієї частини нейрона, яка може відправляти повідомлення. Нарешті, для взаємодії використовуються хімічні сигнали, що нагадують нейропептиди головного мозку.
Дослідники вважають, що пептидергічні клітини стали основою для еволюції нейрона. Ранні клітини спілкувалися за допомогою нейропептидів і в результаті мутацій отримали нові генні модулі, які дозволили створювати постсинаптичні каркаси, формувати аксони і дендрити і іонні канали, які генерують швидкі електричні сигнали.