Первые данные об организации нервной системы брахиоподы

Лофофор взрослой особи Novocrania anomala

Ведущий научный сотрудник биологического факультета МГУ Елена Темерева впервые исследовала брахиопод с помощью лазерной конфокальной микроскопии и обнаружила ряд интересных особенностей в строении их нервной системы. Организация и развитие нервной системы обычно используются для филогенетического анализа и могут быть полезны для выяснения эволюции и филогении некоторых плохо изученных групп. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.

Брахиоподы, или плеченогие, — тип морских беспозвоночных животных, возникший в раннем кембрии и долгое время отличавшийся многочисленностью и разнообразием. Однако в ходе пермско-триасового вымирания более 99% фауны брахиопод погибло, и из 40 тысяч видов осталось всего 400. Современными научными методами этот тип морских беспозвоночных практически не изучен. 

3D реконструкция нервной системы ювенильной особи Novocrania anomala на основе данных, полученных методами иммуноцитохитмического окрашивания и конфокальной лазерной сканирующей микроскопии. Желтым цветом показан Надглоточный ганглий.

«Древние, странные. Как умудрились они приспособиться к изменяющимся условиям среды? Как они жили? Почему, будучи многочисленными и весьма успешными, претерпели такое катастрофическое вымирание? Ответы на эти вопросы позволят не только понять биологию брахиопод, но и пролить свет на загадочные происшествия прошлого, когда одни группы вымирали почти полностью, а другие возникали как будто из ниоткуда», — прокомментировала работу Елена Темерева, ведущий научный сотрудник кафедры зоологии беспозвоночных биологического факультета МГУ.

Подобные исследования проводятся на основе сравнительно-анатомического анализа. При этом вначале требуется собрать достаточное количество морфологических данных, которые станут основой для реконструкции биологических особенностей современных групп, а также их аппроксимации на вымерших представителей. 

В ходе работы впервые для изучения нервной системы ювенильных особей беззамковой брахиоподы Novocrania anomala были использованы методы иммуноцитохимии и лазерной конфокальной микроскопии. Оказалось, что ювенили исследуемого вида имеют крупный, хорошо выраженный надглоточный ганглий. В то же время у взрослых особей он полностью отсутствует. Полученные результаты порождают и новые вопросы: например, что происходит в ходе постэмбрионального развития N. Anomala и куда пропадает надглоточный ганглий; как в ходе онтогенеза формируется нервная система взрослых брахиопод, в том числе у тех видов, для зрелых особей которых описан хорошо выраженный надглоточный ганглий.

Также впервые для брахиопод экспериментальными методами было показано, что двойной ряд щупалец сформировался из исходного одного. «По-видимому, когда-то у всех лофофорат были неспециализированные, примитивные щупальца, которые затем специфически эволюционировали у каждой из групп данного надтипа, — рассказала Елена Темерева. — А это, в свою очередь, позволяет предположить, каким было строение лофофора у предка лофофорат. То есть мы получаем критерий, по которому сможем определять, какие группы вымерших и ныне живущих групп относятся к лофофоратам, а какие нет».

Полученные в ходе исследования данные проясняют главные тренды в эволюции лофофора брахиопод и лофофорат (животных с лофофором): от простой морфологии к сложной и от сложной иннервации к более простой.