Niezwykły układ nerwowy żebropławów

Żebropławy to obdarzone zdolnością bioluminescencji, przezroczyste organizmy, które pływają dzięki ruchowi drobnych rzęsek sklejonych ze sobą w płytki, ułożone w ośmiu rzędach wzdłuż ciała. Połykają swoje ofiary lub chwytają je parą lepkich, kurczliwych ramion. Wbrew niewinnemu wyglądowi są - jak na swoje rozmiary - groźnymi drapieżnikami. Na przykład żebropław Mnemiopsis leidyi został zawleczony we wczesnych latach 80. XX wieku z amerykańskiej strefy przybrzeżnej Atlantyku do Morza Czarnego. Zjadając jaja i larwy ryb spowodował kryzys w czarnomorskim rybołówstwie. Trafił też do Bałtyku, jednak w naszym morzu nie czuje się na szczęście aż tak dobrze.

Żebropławy to zagadkowa gromada uważana za jedną z najwcześniejszych gałęzi zwierzęcego "drzewa życia", dlatego też są szczególnie interesujące dla naukowców zainteresowanych ewolucją. Nowe badania wykazały, iż pod pewnym względem żebropławy odróżniają się od wszystkich innych znanych wielokomórkowych zwierząt: ich komórki nerwowe są ze sobą zrośnięte, a nie oddzielone przekazującymi sygnał synapsami.

W układzie nerwowym ukwiała, muchy, żaby, papugi czy człowieka impulsy elektryczne wędrują pomiędzy komórkami nerwowymi, za pośrednictwem synaps - impuls nerwowy pokonuje odstęp pomiędzy komórkami dzięki jonom (synapsa elektryczna) lub neuroprzekaźnikom (synapsa chemiczna). Natomiast w sieci nerwowej żebropława komórki nerwowe połączone są ze sobą bezpośrednio.

Chociaż sieć nerwowa żebropława została opisana dużo wcześniej, nikt nie wygenerował jej szczegółowego obrazu o wysokiej rozdzielczości.

Pawel Burkhardt z Uniwersytetu w Bergen i jego współpracownicy zbadali młode osobniki Mnemiopsis leidyi za pomocą mikroskopów elektronowych, kompilując wiele obrazów w celu zrekonstruowania całej struktury sieci nerwowej. Dwa rodzaje komórek nerwowych - komórki czuciowe i neurony mezoglealne istnieją poza siecią nerwową. Sposób interakcji z siecią nerwową jest nadal nieznany, podobnie jak rola neuronów mezoglealnych. Te komórki nerwowe istnieją w galaretowatej warstwie ciała zwierzęcia i mogą dostarczać składniki odżywcze lub inne wsparcie dla sieci nerwowej. Dotychczas przyjmowano, że neurony i reszta układu nerwowego powstały tylko raz w historii ewolucji zwierząt. Jednak zdaniem Burkhardta, biorąc pod uwagę niezwykły układ nerwowy i starożytną pozycję żebropławów w królestwie zwierząt, możliwe jest, że komórki nerwowe wyewoluowały dwukrotnie.

Jak podkreślił naukowiec, potrzebne są dalsze prace - zwłaszcza nad rozwojem tych neuronów - aby zweryfikować ich ewolucyjne pochodzenie.

Gąbki - tradycyjnie uważane za najstarsze zwierzęta - nie mają układu nerwowego, mięśni ani podstawowych białek niezbędnych, aby widzieć i nazywanych opsynami. Jak jednak sugeruje coraz więcej dowodów, to właśnie żebropławy mogą w rzeczywistości być najstarszą grupą zwierząt, starszą nawet niż gąbki. Jeśli to prawda, to albo gąbki utraciły ogromną liczbę cech, albo żebropławy wyewoluowały je wszystkie niezależnie. Nawet jeśli to gąbki pojawiły się wcześniej, nadal możliwe byłoby ewolucyjne powstanie sieci nerwowej u żebropławów. Z drugiej strony mając niemal miliard lat na ewolucję, żebropławy mogły po prostu "wypracować" oryginalną i wyspecjalizowaną budowę układu nerwowego.

Więcej informacji w artykule źródłowym (https://www.science.org/doi/10.1126/science.ade5645).

Paweł Wernicki