Дослідження брахіопод наблизило вчених до відтворення вигляду нашого стародавнього предка

27

Ранні етапи існування багатоклітинних тварин досі викликають безліч суперечок. Біологи з мгу імені м.в. Ломоносова з’ясували, як еволюція щупальцевого апарату морських брахіопод відбилася на будові їх нервової системи. Схожий орган, припускають дослідники, міг бути у стародавнього предка двосторонньосиметричних тварин, до яких відноситься 99% описаних нині видів і люди в тому числі. Досліджуючи сучасних брахіопод, можна відтворити зовнішній вигляд і долю цієї загадкової вимерлої істоти. Результати дослідження були опубліковані в журналі scientific reports за підтримки російського наукового фонду (рнф).

Досі немає однозначної відповіді на питання про те, як саме виникли двосторонньосиметричні, або білатеральні, тварини. До них відноситься 99% всіх описаних видів багатоклітинних, серед них і людина. Є думка, що загальний предок білатерій мав щупальця, що служили йому для видобутку їжі, пересування і як орган почуттів. Однак у нього, так само як і у інших його багатоклітинних сучасників, не було твердого скелета, а тому не залишилося ніяких речових доказів його існування. Тверді тканини, здатні зберігатися довгий час, з’явилися приблизно 540 мільйонів років тому, в епоху кембрію.

Саме тоді виявлені перші сліди брахіопод — морських донних тварин, що прикріплюються до підводних предметів за допомогою м’язистої ноги. Від кембрійського розмаїття до нашого часу залишилося всього лише 400 видів: ймовірно, група виявилася витіснена дуже схожими з ними за зовнішнім виглядом і способом життя двостулковими молюсками.

Головна особливість брахіопод-щупальцевий апарат, ймовірно, схожий з тим, яким володіли перші білатерії. Він називається лофофор-дві згорнуті в спіралі руки, які знаходяться з обох сторін від ротового отвору і несуть щупальця, покриті віями. Їх биття створює струм води, який приносить поживні частинки: мертву органіку, дрібних джгутиконосців, діатомові водорості та інше. Крім того, лофофор — це орган дотику і хімічного почуття.

У самих ранніх, вимерлих, представників групи був простий лофофор з одним рядом щупалець, системою добре розвинених м’язів для його підтримки і безліччю нервів для управління ним. Оскільки у більшості сучасних брахіопод лофофор має внутрішній скелет, його м’язовий каркас помітно спрощується, так само як і іннервація. У своїй новій роботі дослідники з московського державного університету імені м. В. Ломоносова (москва) розглянули будову нервової системи найбільш складного щупальцевого апарату брахіопод на прикладі видаcoptothyris grayi. Тварин збирали в 2015 році в ході експедиції в затоці схід японського моря. Брахіопод препарували, відокремлювали їх лофофор і вивчали його за допомогою ряду мікроскопічних методів, в тому числі мічення певних структур флуоресцентними антитілами.

» нервова система лофофора цієї тварини проявляє кілька еволюційних тенденцій. З одного боку, мускулатура органу помітно спростилася, через що у нього зник один з чотирьох основних нервів — іншим брахіоподам він потрібен для іннервації потужної кільцевої м’язи лофофора. З іншого боку, у coptothyris grayi орган має дуже складну морфологію, а щупальця формують не один, а два подвійних ряди. Такі «досконалі» щупальця потрібно точно координувати, і тут ресурсів центральних нервових вузлів недостатньо: з’являються додаткові великі скупчення нейронів. Вони розташовані навколо добре розвиненого другого додаткового брахіального нерва, і в сукупності два цих поліпшення забезпечують узгоджене управління суміжними щупальцями, що надзвичайно важливо для тварин-фільтраторів», — розповідає керівник проекту по гранту рнф олена темерева, доктор біологічних наук, професор біологічного факультету мду імені м.в. Ломоносова і базової кафедри інституту біоорганічної хімії імені академіків м. М. Шемякіна і ю. А. Овчиннікова ран.

Вивчення лофофорів брахіопод може внести цінний внесок у розуміння того, як виникли ці органи в різних групах організмів: незалежно при пристосуванні до навколишнього середовища або ж були успадковані від загального предка. Для реконструкції еволюції щупальцевих апаратів необхідна інформація не тільки про їх будову і функціонування, але також про розвиток. Наприклад, даних про формування щупалець у брахіопод вкрай мало і отримані вони в основному на тих представниках, плаваючі ювенілі (статевозрілі особини) яких вже їх мають. Безсумнівним важливим продовженням цієї роботи стануть дослідження індивідуального розвитку лофофора у брахіопод з різних груп.

Малюнок 1. Будова лофофораcoptothyris grayi. Джерело: temereva and kuzmina / scientific reports, 2021

16.09.2021