Οι σαλούφες (comb jellies) έχουν ένα παράξενο νευρικό σύστημα που δεν μοιάζει με κανένα άλλο ζώο.

Sea walnuts (Mnemiopsis leidyi) like these pictured are ctenophores, jellyfish-like animals that move by beating iridescent combs. Their nerve cells are fused together, unlike those of all other known animals. ALEXANDRE JAN

​Ένας τρισδιάστατος χάρτης αποκαλύπτει συγχωνευμένους νευρώνες από τους οποίους λείπει ο χώρος ή οι συνάψεις που χρησιμοποιούν οι περισσότεροι νευρώνες για να επικοινωνήσουν.

Οι λαμπερές, ζελατινώδη σαλούδες δεν φαίνεται να έχουν πολλά να κρύψουν. Όμως, τα κυρίως διάφανα σώματά τους κρύβουν ένα νευρικό σύστημα που δεν μοιάζει με εκείνο οποιουδήποτε άλλου γνωστού ζώου, αναφέρουν ερευνητές στο Science της 21ης Απριλίου.

Στα νευρικά συστήματα των πάντων, από τις ανεμώνες μέχρι τους Ορυκτερόπους, τα ηλεκτρικά ερεθίσματα περνούν μεταξύ των νευρικών κυττάρων, επιτρέποντας τη μετακίνηση σημάτων από το ένα κύτταρο στο άλλο. Αλλά από τον ιστό νευρώνων των κτενοφόρων, που ονομάζεται νευρικό δίκτυο, λείπουν αυτά τα διακριτά σημεία σύνδεσης ή συνάψεις. Αντ' αυτού, το νευρικό δίκτυο είναι συγχωνευμένο μεταξύ του, με μακριούς, χορδωτούς νευρώνες που μοιράζονται μια κυτταρική μεμβράνη, όπως δείχνει ένας νέος τρισδιάστατος χάρτης της δομής του.

​Ενώ το νευρικό δίκτυο έχει περιγραφεί στο παρελθόν, κανείς δεν είχε δημιουργήσει μια λεπτομερή εικόνα υψηλής ανάλυσης.

Είναι πιθανό ο παράξενος ιστός να αντιπροσωπεύει μια δεύτερη, ανεξάρτητη εξελικτική προέλευση ενός νευρικού συστήματος, λένε ο Pawel Burkhardt, συγκριτικός νευροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Μπέργκεν στη Νορβηγία, και οι συνεργάτες του.

Επιφανειακά παρόμοια με τις μέδουσες, τα κτενοφόρα συχνά αποκαλούνται comb jellies επειδή κολυμπούν χρησιμοποιώντας σειρές από χτυπητές, τριχοειδείς χτένες. Το αινιγματικό αυτό φύλο θεωρείται ένα από τα πρώτα που διακλαδώθηκαν από το ζωικό δέντρο της ζωής. Έτσι, η κατοχή ενός απλού νευρικού συστήματος από τα κτενοφόρα έχει προκαλέσει ιδιαίτερο ενδιαφέρον στους επιστήμονες που ενδιαφέρονται για το πώς εξελίχθηκαν τέτοια συστήματα. 

Προηγούμενες έρευνες γενετικής είχαν υπαινιχθεί την παραδοξότητα του νευρικού συστήματος των κτενοφόρων. Για παράδειγμα, μια μελέτη του 2018 δεν μπόρεσε να βρει έναν κυτταρικό τύπο στα κτενοφόρα με γενετική υπογραφή που να αντιστοιχεί σε αναγνωρίσιμους νευρώνες, λέει ο Burkhardt.

Ο Burkhardt, μαζί με τη νευροβιολόγο Maike Kittelmann του Πανεπιστημίου Oxford Brookes της Αγγλίας και τους συνεργάτες του, εξέτασαν νεαρά κτενόφορα (Mnemiopsis leidyi) χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικά μικροσκόπια, συγκεντρώνοντας πολλές εικόνες για να ανακατασκευάσουν ολόκληρη τη δομή του δικτύου. Ο τρισδιάστατος χάρτης τους ενός θαλάσσιου καρυδιού ηλικίας 1 ημέρας αποκάλυψε τη funky συνένωση χωρίς συνάψεις μεταξύ των πέντε εκτεταμένων νευρώνων που αποτελούσαν το δίχτυ του μικροσκοπικού κτενοφόρου.

This 3-D reconstruction of the sea walnut’s nervous system reveals the structure of its nerve net (purple) as well as nearby structures and other nervous system components. Two kinds of nerve cells — sensory cells (light blue) and mesogleal neurons (yellow) exist outside the nerve net. How they interact with the nerve net is still unknown, as is the role of the mesogleal neurons. Those nerve cells exist in the animal’s gelatinous body layer and may provide nutrients or other support to the nerve net. PAWEL BURKHARDT AND MAIKE KITTELMANN

​Η συμβατική άποψη είναι ότι οι νευρώνες και το υπόλοιπο νευρικό σύστημα εξελίχθηκαν μία φορά στην εξελικτική ιστορία των ζώων. Δεδομένης όμως αυτής της "μοναδικής αρχιτεκτονικής" και της αρχαίας θέσης των κτενοφόρων στο ζωικό βασίλειο, εγείρεται η πιθανότητα τα νευρικά κύτταρα να εξελίχθηκαν στην πραγματικότητα δύο φορές, λέει ο Burkhardt. "Νομίζω ότι αυτό είναι συναρπαστικό".

Αλλά προσθέτει ότι χρειάζεται περαιτέρω εργασία -ιδίως για την ανάπτυξη αυτών των νευρώνων- για να βοηθήσει στην επαλήθευση της εξελικτικής τους προέλευσης. 

Η προέλευση του νευρικού συστήματος των ζώων είναι ένας σκοτεινός τομέας της έρευνας. Τα σφουγγάρια - οι παραδοσιακοί ανταγωνιστές για τον τίτλο του αρχαιότερου ζώου - δεν έχουν νευρικό σύστημα, ούτε μυς ούτε θεμελιώδεις πρωτεΐνες όρασης που ονομάζονται οψίνες. Όμως υπάρχουν ολοένα και περισσότερα στοιχεία που δείχνουν ότι τα κτενοφόρα είναι στην πραγματικότητα η αρχαιότερη ομάδα ζώων, παλαιότερη ακόμη και από τα σφουγγάρια (SN: 12/12/13).

Αν τα κτενοφόρα εμφανίστηκαν πρώτα, αυτό "σημαίνει ότι είτε τα σφουγγάρια έχουν χάσει έναν τεράστιο αριθμό χαρακτηριστικών, είτε ότι τα κτενοφόρα ουσιαστικά τα εξέλιξαν όλα ανεξάρτητα", λέει ο Γκράχαμ Μπαντ, παλαιοβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ουψάλα στη Σουηδία, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα. 

Αν τα σφουγγάρια εμφανίστηκαν πρώτα, εξακολουθεί να είναι πιθανό τα κτενοφόρα να εξέλιξαν το νευρικό τους δίκτυο ανεξάρτητα και όχι να το κληρονόμησαν από έναν πρόγονο που έφερε νευρώνες, λέει ο Burkhardt. Τα κτενοφόρα έχουν και άλλους νευρώνες εκτός του νευρικού δικτύου, όπως νευρώνες του μεσογλοίου που είναι ενσωματωμένοι στο ζελατινώδες στρώμα του σώματος ενός κτενοφόρου και αισθητήρια κύτταρα, τα τελευταία από τα οποία μπορεί να επικοινωνούν με το νευρικό δίκτυο για να ρυθμίζουν το χτύπημα των χτενιών. Έτσι, είναι πιθανό να αποτελούν ένα μωσαϊκό δύο νευρικών συστημάτων διαφορετικής εξελικτικής προέλευσης.

Αλλά ο Τζόζεφ Ράιαν, βιοπληροφορικός στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα στο Γκέινσβιλ, δεν πιστεύει ότι τα αποτελέσματα υποδεικνύουν απαραίτητα την παράλληλη εξέλιξη ενός νευρικού συστήματος. Δεδομένου του πόσο καιρό υπάρχουν τα κτενοφόρα -ειδικά αν είναι παλαιότερα από τα σφουγγάρια- το προγονικό νευρικό σύστημα μπορεί να είχε αρκετό χρόνο για να εξελιχθεί σε κάτι περίεργο και εξαιρετικά εξειδικευμένο, λέει ο Ryan, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη. "Έχουμε να κάνουμε με σχεδόν ένα δισεκατομμύριο χρόνια εξέλιξης. Θα πρέπει να περιμένουμε να συμβούν παράξενα πράγματα".

Τα ευρήματα είναι "ένα ακόμη κομμάτι του παζλ", λέει ο Μπαντ. "Υπάρχει ένα σωρό πράγματα που δεν γνωρίζουμε για αυτά τα μάλλον κοινά και μάλλον γνωστά ζώα".

Για παράδειγμα, δεν είναι σαφές πώς λειτουργεί το νευρικό δίκτυο. Οι νευρώνες μας χρησιμοποιούν ταχείες μεταβολές της τάσης στις κυτταρικές τους μεμβράνες για να στείλουν σήματα, αλλά το νευρικό δίκτυο μπορεί να λειτουργεί τελείως διαφορετικά, λέει ο Burkhardt.

Υπάρχουν αναφορές για δυνητικά παρόμοια συστήματα σε άλλα ζώα, όπως οι Velella velella. Η λεπτομερής μελέτη τους, μαζί με τα νευρικά δίκτυα σε άλλα είδη κτενοφόρων, θα μπορούσε να καθορίσει πόσο ασυνήθιστο είναι αυτό το νευρικό σύστημα χωρίς συνάψεις.

​CITATIONS

P. Burkhardt et al. Syncytial nerve net in a ctenophore adds insights on the evolution of nervous systems. Science. Vol. 380, April 21, 2023, p. 293. doi: 10.1126/science.ade5645.

A. Sebé-Pedrós et al. Early metazoan cell type diversity and the evolution of multicellular gene regulation. Nature Ecology & Evolution. Published online June 25, 2018. doi: 10.1038/s41559-018-0575-6.

Ελεύθερη μετάφραση από: ​https://www.sciencenews.org/article/jellyfish-nervous-system-anima