Scientists at the University of California, Santa Barbara odkryli istotne wskazówki do ewolucyjnych początków układu nerwowego poprzez badanie genomu gąbki morskiej, członka grupy uważanej za jedną z najbardziej starożytnych wszystkich zwierząt.

The ustalenia są publikowane w numerze 6 czerwca czasopisma PLoS ONE, czasopismo Public Library of Science.

„Okazuje się, że gąbki, które nie mają systemów nerwowych, mają większość genetycznych składników synaps”, powiedział Todd Oakley, współautor i adiunkt w Departamencie Ekologii, Ewolucji i Biologii Morskiej na UC Santa Barbara.

„Jeszcze bardziej zaskakujące jest to, że białka gąbki mają 'sygnatury’ wskazujące, że prawdopodobnie oddziałują ze sobą w podobny sposób, jak białka w synapsach ludzi i myszy”, powiedział Oakley. „To odsuwa pochodzenie tych genetycznych składników układu nerwowego do na lub przed pierwszymi zwierzętami — znacznie wcześniej niż naukowcy wcześniej podejrzewali.”

Podczas analizowania czegoś tak złożonego jak układ nerwowy, trudno jest wiedzieć, od czego zacząć, wyjaśnił Ken Kosik, starszy autor i współdyrektor UCSB’s Neuroscience Research Institute, który posiada Harriman Chair in Neuroscience Research.

Pierwsze neurony i synapsy pojawiły się ponad 600 milionów lat temu u „knidarian”, stworzeń znanych dziś jako hydry, ukwiały morskie i meduzy. Natomiast gąbki, najstarsza znana grupa zwierząt, której przedstawiciele żyją, nie mają neuronów ani synaps. Są one bardzo prostymi zwierzętami bez organów wewnętrznych.

„Patrzymy na okres ewolucyjny między gąbkami i knidariami jako okres, w którym powstał układ nerwowy, około 600 milionów lat temu”, powiedział Kosik.

Wyjaśnił, że grupa badawcza sporządziła listę wszystkich genów wyrażonych w synapsie u ludzi, ponieważ synapsy uosabiają układ nerwowy. Synapsy są zaangażowane w komunikację komórkową, uczenie się i pamięć. Następnie badacze sprawdzili, czy którykolwiek z genów synapsy był obecny w gąbce.

„To było wtedy, gdy niespodzianka uderzyła”, powiedział Kosik. „Znaleźliśmy wiele genów, aby system nerwowy obecny w gąbce”. Zespół badawczy znalazł również dowody wskazujące na to, że te geny współpracowały ze sobą w gąbce. Sposób, w jaki dwa z białek oddziałują na siebie, i ich struktura atomowa, noszą podobieństwo do ludzkiego układu nerwowego.

„Znaleźliśmy tę tajemniczą, nieznaną strukturę w gąbce i jest jasne, że ewolucja była w stanie wziąć tę całą strukturę i, z niewielkimi modyfikacjami, skierować jej użycie w kierunku nowej funkcji”, powiedział Kosik. „Ewolucja może wziąć te 'z półki’ komponenty i złożyć je razem w nowy i interesujący sposób.”

Artykuł można znaleźć na stronie http://www.plosone.org/doi/pone.0000506.

.