Исследователи из Университета Цукубы обнаружили, что личинки морских ежей используют свет для контроля пищеварения, - пишет eurekalert.org со ссылкой на BMC Biology.
Многие формы жизни используют свет в качестве важного биологического сигнала, в том числе животные с визуальными и невизуальными системами. Но теперь исследователи из Японии обнаружили, что нервные клетки, возможно, изначально эволюционировали, чтобы регулировать пищеварение, получая световую информацию.
В исследовании ученые из Университета Цукубы показали, что морские ежи используют свет для регулирования открытия и закрытия привратника, который является важной частью пищеварительного тракта.
Светозависимые системы часто зависят от активности рецепторных белков семейства опсинов, которые встречаются во всем животном мире, в том числе в организмах с зрительными и невизуальными системами. Понимание функции опсинов у животных из разных таксономических групп может дать важные подсказки относительно того, как визуальные/невизуальные системы эволюционировали у разных существ, чтобы использовать свет в качестве внешнего сигнала. Функция опсинов в группах животных Ambulacraria, к которым относятся морские ежи, не была охарактеризована, и исследователи стремились решить эту проблему.
«Функции глаз и зрительных систем хорошо изучены, - говорит старший автор исследования профессор Сюнсуке Ягути. - Однако способ, которым светозависимые системы были приобретены и диверсифицированы на протяжении эволюции, неясен, особенно в случае deuterostomes из-за отсутствия данных относительно сигнального пути в группе Ambulacraria».
Чтобы решить эту проблему, исследователи проверили, вызывает ли воздействие света изменения в деятельности пищеварительного тракта морских ежей. Затем они провели микрохирургические и генетические эксперименты по нокдауну, чтобы проверить, опосредуют ли клетки опсина в пищеварительной системе морского ежа эффект света.
«Результаты предоставили новую информацию о роли опсинов в морских ежах, - объясняет профессор Ягути. В частности, мы обнаружили, что стимуляция личинок морского ежа светом вызывает изменения в функции пищеварительной системы даже в отсутствие пищевых стимулов».
Кроме того, исследователи определили серотонинергические нейроны мозга рядом с клетками, экспрессирующими опсин, которые были важны для опосредования стимулированного светом высвобождения оксида азота, который действует как нейротрансмиттер.
«Наши результаты имеют важное значение для понимания процесса эволюции, в частности, процесса светозависимых систем, управляемых с помощью нейротрансмиттеров», - говорит профессор Ягути.
Данные показывают, что ранней функцией нейронов мозга, возможно,
была регуляция пищеварительного тракта у наших эволюционных
предков. Поскольку потребление пищи и усвоение питательных
веществ имеют решающее значение для выживания, разработка сложной
регуляторной системы мозг-кишечник могла стать важным шагом в
эволюции животных.
[Фото: eurekalert.org]
