Wetenschappers van de University of California, Santa Barbara hebben belangrijke aanwijzingen ontdekt voor de evolutionaire oorsprong van het zenuwstelsel door het genoom van een zeespons te bestuderen, een lid van een groep die tot de oudste van alle dieren wordt gerekend.

De bevindingen zijn gepubliceerd in het 6 juni nummer van het tijdschrift PLoS ONE, een Public Library of Science tijdschrift.

“Het blijkt dat sponzen, die geen zenuwstelsel hebben, de meeste genetische componenten van synapsen hebben,” zei Todd Oakley, co-auteur en assistent-professor in het Department of Ecology, Evolution and Marine Biology aan UC Santa Barbara.

“Nog verrassender is dat de sponseiwitten ‘handtekeningen’ hebben die aangeven dat ze waarschijnlijk op een vergelijkbare manier met elkaar interageren als de eiwitten in synapsen van mensen en muizen,” zei Oakley. “Dit duwt de oorsprong van deze genetische componenten van het zenuwstelsel terug naar op of voor de eerste dieren — veel vroeger dan wetenschappers eerder hadden vermoed.”

Bij het analyseren van iets zo complex als het zenuwstelsel, is het moeilijk om te weten waar te beginnen, legde Ken Kosik uit, senior auteur en mededirecteur van het UCSB’s Neuroscience Research Institute, die de Harriman-leerstoel in Neuroscience Research bekleedt.

De eerste neuronen en synapsen verschenen meer dan 600 miljoen jaar geleden in “cnidaria,” wezens die vandaag de dag bekend zijn als hydra’s, zeeanemonen, en kwallen. Sponzen daarentegen, de oudst bekende diergroep met levende vertegenwoordigers, hebben geen neuronen of synapsen. Het zijn zeer eenvoudige dieren zonder inwendige organen.

“Wij zien de evolutionaire periode tussen sponzen en cnidaria als de periode waarin het zenuwstelsel ontstond, ongeveer 600 miljoen jaar geleden,” zei Kosik.

Hij legde uit dat de onderzoeksgroep een lijst maakte van alle genen die tot expressie komen in een synaps bij de mens, omdat synapsen het zenuwstelsel belichamen. Synapsen zijn betrokken bij celcommunicatie, leren en geheugen. Vervolgens keken de onderzoekers of een van de synaps-genen aanwezig was in de spons.

“Dat was het moment waarop de verrassing toesloeg,” zei Kosik. “We vonden een heleboel genen om een zenuwstelsel te maken aanwezig in de spons.” Het onderzoeksteam vond ook bewijs om aan te tonen dat deze genen samenwerkten in de spons. De manier waarop twee van de eiwitten op elkaar inwerken, en hun atomaire structuur, vertonen gelijkenis met het menselijk zenuwstelsel.

“We vonden deze mysterieuze onbekende structuur in de spons, en het is duidelijk dat de evolutie in staat was om deze hele structuur te nemen, en, met kleine aanpassingen, het gebruik ervan te richten op een nieuwe functie,” zei Kosik. “Evolutie kan deze ‘kant-en-klare’ componenten nemen en ze samenstellen op nieuwe en interessante manieren.”

Het artikel is te vinden op http://www.plosone.org/doi/pone.0000506.