Американские нейробиологи установили, что мозг человека и других позвоночных сформировался в начале кембрийской эры в результате слияния двух независимых нервных систем. Открытие меняет представления об эволюции и открывает новые возможности для изучения нейродегенеративных заболеваний.
Исследование проливает свет на одну из главных загадок биологии — происхождение центральной нервной системы. Группа ученых под руководством Кайла Ло из Института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины (США) пришла к выводу, что мозг возник около 550 миллионов лет назад в результате объединения двух самостоятельных нервных систем, которые развивались параллельно и выполняли разные задачи. Одна отвечала за поддержание жизнедеятельности, вторая — за высшую нервную деятельность.
В ходе экспериментов на зародышах мышей, а затем на культурах перепрограммированных человеческих стволовых клеток специалисты отслеживали активность генов и изменения в структуре ДНК. Выяснилось, что в мозге млекопитающих существуют два типа клеток-предшественников с принципиально разным рисунком активности. Так называемые Otx2-клетки дают начало переднему и среднему отделам мозга, а Gbx2-клетки формируют задний мозг и мозжечок. Эти «заготовки» нейронов не способны заменять друг друга, а траектории их развития расходятся с самых ранних стадий эмбриогенеза, пишет Nature Neuroscience.
«Нам впервые удалось показать, что передний мозг формируется из совершенно другого класса заготовок нейронов, чем его задние отделы, — отмечают авторы работы. — Эволюция попросту взяла две уже существующие нервные системы и объединила их в одну упаковку. Это, вероятно, повышает эффективность работы мозга, однако на базовом уровне он все равно состоит из двух разнородных половин».
Практическое значение открытия выходит за рамки фундаментальной науки. Ученым впервые удалось вырастить из стволовых клеток моторные нейроны мозжечка — клетки, играющие ключевую роль в развитии бокового амиотрофического склероза. Теперь исследователи смогут активнее изучать механизмы болезни и тестировать новые методы терапии.
Ранее сообщалось о том, что ученые РАН создали сорбенты для извлечения редкоземельных элементов. Физики МФТИ нашли материал для сверхбыстрого квантового интернета.