Японские ученые заметили, что морские ежи ориентируются на свет, когда открывают и закрывают привратник желудка — важную часть желудочно-кишечного тракта. Так они пришли к выводу, что мозг и наших предков мог эволюционировать, чтобы регулировать пищеварение, ориентируясь на время суток.
Команда биологов из Университета Цукубы исследовала морских ежей. В процессе работы они проверили, как свет влияет на работу их пищеварительного тракта. Ученые вырастили эмбрионы иглокожих, а затем поместили в ПЦР-плиту, которую периодически освещали. Подробности работы опубликованы в журнале BMC Biology.
«Мы обнаружили, что стимуляция эмбрионов морских ежей светом вызывала изменения в функции пищеварительной системы даже при отсутствии пищевых стимулов», — объяснил профессор Сюнсуке Ягути, соавтор работы. Наблюдения показали, что привратники желудка почти у половины образцов открывались, реагируя на свет. В среднем это происходило примерно через полторы минуты после включения света. А спустя шесть минут привратники почти у всех эмбрионов закрывались. Количество образцов, которые реагируют на свет, возросло примерно в два раза после того, как ученые добавили еще и пищевой стимул — водоросли.
Далее исследователи проверили, какие именно пути отвечают за реакцию животных на свет. Они препарировали образцы и изучили их с помощью ряда химикатов. Оказалось, эмбрионы реагируют благодаря группе опсинов Go/RGR, расположенных вокруг нейроэктодермы. Кроме того, авторы работы выявили серотонинергические нейроны мозга вблизи клеток, экспрессирующих опсин. Они отвечали за высвобождение оксида азота, который действовал как нейромедиатор.
«Наши результаты имеют важное значение для понимания процесса эволюции, в частности, светозависимых систем, управляемых с помощью нейромедиаторов», — отметил профессор Ягути.
Полученные данные показывают, что одной из ранних функций нейронов головного мозга могла быть регуляция пищеварительного тракта. «Потребление пищи и усвоение питательных веществ необходимы для выживания. Развитие сложной регуляторной системы мозг-кишечник, возможно, стало важным шагом в эволюции», — подытожили биологи. Они добавили, что в будущих исследованиях намерены выяснить, почему на свет реагировали менее половины образцов. И определить как светозависимые системы в организме эволюционировали у других животных.
Автор: Мария Кривоченко