Задумывались ли вы когда-нибудь, как именно возникла столь сложная и разветвленная сеть нервов, управляющая нашими телами? Этот вопрос не давал покоя не одному поколению биологов. И вот, группа ученых, словно заправские детективы, проследила путь нервной системы на заре многоклеточной жизни, обнаружив в древних окаменелостях ниточку, тянущуюся к самым корням.
Окаменелости, говорящие на языке нервов
Представьте себе: кембрийский период, около 500 миллионов лет назад. Моря полны странных, не похожих ни на кого существ. Именно в этих ископаемых останках, дошедших до нас сквозь толщу веков, ученые обнаружили нечто особенное: отпечатки нервных цепочек, сохранившиеся в камне. Это не просто любопытные узоры — это ключи к разгадке эволюции нервной системы линяющих животных, группы, куда входят, между прочим, и насекомые, и черви, и даже мы с вами.
Ключевым объектом исследования стала так называемая вентральная нервная цепочка — своего рода «спинной мозг» многих беспозвоночных. Но вот вопрос: у одних эта цепочка одинарная, как струна, а у других — парная, словно две нити, сплетенные вместе. Какая из этих конструкций была изначальной? Ответить на этот вопрос помогли древние Scalidophora — группа, включающая приапулид, лорицифер и киноринхов.
Оказывается, анализ окаменелостей этих существ, живших в раннем кембрии, указал на то, что предковая форма нервной системы у них представляла собой одиночную вентральную цепочку. Это открытие заставило ученых пересмотреть свои представления о том, как же устроена нервная система у линяющих животных в целом.
Трубчатые неполные экземпляры E. sphinx из раннекембрийской формации Куанчуаньпу, показывающие их VNC. (A) Реконструкция E. sphinx, по (78 здесь и далее см. ориг. исследование). (B и C) ELIXX118-96, неполный хобот, показывающий обе стороны тела (одна из них с непарным VNC). (D) Крупный план (C), показывающий непарный ВНК около бурсы (белые стрелки), продольные складки и двулопастной аспект ВНК, исчезающий к задней части. (E и F) Крупный план (C), показывающий двулопастный аспект VNC в средней части ствола. (G и H) ELIXX139-256, неполный ствол, показывающий непарный VNC с одной стороны в низком рельефе и крупный план (G), показывающий слабую двулопастную особенность локально. ae — передний конец; an — аннуляция; bu — бурса; bv — двулопастная ВНК; fu — борозда; in — интроверт; lf — продольные складки; pe — задний конец; tr — ствол; vnc — вентральный нервный канатик. Цитирование: Deng Wang et al., Preservation and early evolution of scalidophoran ventral nerve cord.Sci. Adv.11,eadr0896(2025).DOI:10.1126/sciadv.adr0896
Автор: Deng Wang et al.Источник: www.science.org
Эволюция путей
И вот что выяснилось: та самая парная нервная цепочка, которую мы наблюдаем у многих членистоногих и других представителей этой группы, вовсе не является изначальной. Она, скорее всего, возникла независимо в ходе эволюции. Зачем? Чтобы обеспечить более точную координацию движений у сегментированных животных. И это, в свою очередь, тесно связано с развитием конечностей и более сложных форм передвижения.
Тафономический сценарий, объясняющий сохранение ВНК у кембрийских скалидофоров, в случае сохранения путем вторичной фосфатизации (слева) или сжатия (справа). (A) Стенка тела живого скалидофора (пример — приапулиды), показывающая кутикулярный, эпидермальный и мускульный (круговой, продольный) слои в поперечном разрезе. (B) Посмертные изменения, включая возможную усадку и микроскладывание кутикулы. (C) Быстрое разрушение мышечных тканей и эпидермальных клеток (VNC мог разрушаться менее быстро, но в конце концов исчез). (D) Фосфатизация кутикулы, повторяющая рельеф ВНК (как видно на образцах из Куанчуанпу). (E) Сжатие в осадочных породах. (F) ВНК сохраняется в виде углеродной пленки и/или пирита (как видно на окаменелостях из Чэнцзяна). (G) Экзувия (как у Ottoia); единственные органические остатки — кутикулярные микроскладки между аннулами и вдоль ВНК, образующие лестничные черты. Не масштабировано. an — аннулы; cu — кутикула; ep — эпидермальный слой; mf — кутикулярные микроскладки, st — полоска. Цитирование: Deng Wang et al., Preservation and early evolution of scalidophoran ventral nerve cord.Sci. Adv.11,eadr0896(2025).DOI:10.1126/sciadv.adr0896
Автор: Deng Wang et al.Источник: www.science.org
Ганглии и сегментация: танцы эволюции
Интересно, что парные нервные цепочки часто сопровождаются появлением парных нервных узлов — ганглиев. Подобно «мини-мозгам», они усиливают контроль над движениями и, вероятно, играют важную роль в управлении поведением. Ученые предполагают, что развитие сегментации тела, усложнение нервной системы и формирование конечностей шли рука об руку, подстегивая эволюцию этих древних организмов.
Ранняя эволюция ВНК у экдизозоидных червей (Nematoida и Scalidophora). Древо, показывающее связь между экдизозоидными группами (включая ключевые виды кембрийских скалидофоров) и их нейронной организацией (верхний ряд диаграммы), где ВНК и связанные с ним особенности выделены синим, а периферическая система — красным. Примером нервной системы Nematoida является род Rhabditis у живых Nematoda (2). Нервная система кембрийских скалидофоров (единственная ВНК, известная в ископаемых) экстраполирована на нервную систему доживших до наших дней приапулид. Периферическая система кембрийских скалидофоров является гипотетической. Ключевые производные и предковые признаки нервной системы указаны вдоль ветвей дерева. Реконструкция ВНС у Kinorhyncha, Nematoda, Priapulida и Onychophora адаптирована из (13, 21, 32). Цитирование: Deng Wang et al., Preservation and early evolution of scalidophoran ventral nerve cord.Sci. Adv.11,eadr0896(2025).DOI:10.1126/sciadv.adr0896
Автор: Deng Wang et al.Источник: www.science.org
Урок из прошлого
Так что же нам дает это исследование? Во-первых, более точное понимание того, как эволюционировала нервная система животных. Во-вторых, оно вновь доказывает, насколько важен вклад палеонтологии в биологические исследования. Заглядывая в прошлое, мы можем лучше понять настоящее и, возможно, заглянуть в будущее. Изучение нервных систем древних червей не только помогает нам разобраться в строении нашего собственного тела, но и дает представление о том, как разнообразие жизни на Земле становилось все более сложным и замысловатым.
Размышляя о тайнах кембрийских нервов, мы понимаем, что даже самые, казалось бы, простые организмы, хранят в себе ключи к грандиозным эволюционным процессам. И, честно говоря, это действительно захватывает.
