Ciała jeżowców w całości składają się z głowy — z zaskakująco złożonym centralnym układem nerwowym, który w istocie pełni funkcję „mózgu całego ciała”. Do takiego wniosku doszedł międzynarodowy zespół badaczy, któremu udało się odkryć, że układ nerwowy wśród tych gatunków ma organizację genetyczną przypominającą mózg kręgowców, takich jak np. ludzie.
- Więcej ciekawych historii przeczytasz na stronie głównej „Newsweeka”
Dziękujemy, że z nami jesteś!
Foto: Newsweek
— Wyniki naszego badania pokazują, że zwierzęta bez konwencjonalnego centralnego układu nerwowego mogą nadal rozwijać organy podobne do mózgu — powiedział w oświadczeniu autor artykułu i biolog Jack Ullrich-Lüter z Muzeum Historii Naturalnej w Berlinie. — To zasadniczo zmienia sposób, w jaki myślimy o ewolucji złożonych układów nerwowych.
Godną uwagi cechą wielu jeżowców, jak i innych członków gromady szkarłupniów czy też echinodermata (m.in. rozgwiazdy czy strzykwy), jest to, że ich ciała zmieniają symetrię w miarę dojrzewania. Ludzie mają tzw. symetrię dwustronną — oznacza to, że nasze ciała można podzielić na dwie połowy (lewą i prawą), które są zasadniczo symetryczne. Tę cechę posiada 99 proc. wszystkich zwierząt (około milion gatunków), będących częścią grupy zwierząt dwubocznie symetrycznych (Bilateria).
Wszystkie zwierzęta dwubocznie symetryczne mają jednak pewne asymetryczne cechy — jeżeli spojrzysz w lustro, prawdopodobnie zobaczysz, że dwie strony twojej twarzy nie są dokładnymi lustrzanymi odbiciami siebie nawzajem. Także ludzkie serce znajduje się nieco po lewej stronie klatki piersiowej, podobnie jak wątroba, która leży głównie po lewej stronie ciała.
Jednak szkarłupnie w większości rozpoczynają swój byt jako dwustronnie symetryczne, swobodnie pływające larwy, aby następnie jako dorosłe osobniki rozwinąć pięciokrotną symetrię. To właśnie tę transformację postanowił zbadać zespół Ullricha-Lütera — naukowcy chcieli ustalić, w jaki sposób pojedynczy genom może generować dwa tak różne ciała, a następnie zidentyfikować typy komórek, które to umożliwiają.
W swoim badaniu zespół stworzył mapę typów komórek znalezionych u młodych osobników jeżowca purpurowego (Paracentrotus lividus), wkrótce po ich metamorfozie. Naukowcy odkryli, że ciało dorosłych jeżowców jest w przeważającej mierze podobne do jego głowy — co oznacza, że tak naprawdę nie mają one prawdziwego obszaru pełniącego funkcję tułowia.
Geny, które u innych gatunków tworzyłyby struktury centralnego ciała, u jeżowców są aktywne tylko w takich narządach wewnętrznych, jak jelita i „wodny układ naczyniowy” — szereg rurek i połączonych kanałów, które przez te zwierzęta wykorzystywane są do poruszania się, oddychania oraz przenoszenia żywności i odpadów.
Według zespołu najbardziej szokującym odkryciem była skala różnorodności typów komórek neuronalnych, które odkryli w tych stworzeniach. Jak twierdzą, w setkach analizowanych neuronów stwierdzono ekspresję zarówno specyficznych dla szkarłupni genów „głowy”, jak i genów, które można znaleźć w środkowym układzie nerwowym niektórych kręgowców.
Odkrycia te sugerują, że szkarłupnie nie posiadają jedynie „zwykłej sieci połączonych ze sobą neuronów i zwojów” — zamiast tego posiadają niezwykły, podobny do mózgu system, który jest zintegrowany w całym ich ciele.
Badanie ujawniło również, że kolczaste stworzenia morskie na całym ciele posiadają światłoczułe komórki, porównywalne do struktur występujących w ludzkiej siatkówce. Duża część układu nerwowego jeżowców wydaje się wrażliwa na światło, co sugeruje, że ich działania mogą być nawet regulowane za pomocą sygnałów świetlnych.
Badacze odkryli także zespół typów komórek, który zawierał dwa różne receptory światła — to sugeruje złożoną zdolność do wykrywania i przetwarzania światła wśród stworzeń, których zdolność do widzenia może być od dawna niedoceniana.
Odniesienie
Paganos, P., Ullrich-Lüter, J., Almazán, A., Voronov, D., Carl, J., Zakrzewski, A.-C., Zemann, B., Rusciano, M. L., Sancerni, T., Schauer, M., Akar, O., Caccavale, F., Cocurullo, M., Benvenuto, G., Croce, J. C., Lüter, C., & Arnone, M. I. (2025). Single-nucleus profiling highlights the all-brain echinoderm nervous system. Science Advances, 11 (45).
Tekst opublikowany w amerykańskim „Newsweeku”. Tytuł, lead i śródtytuły od redakcji „Newsweek Polska”.