homuncul

Мельчайшее животное с уникальной нервной системой

/

Крошечная оса Megaphragma mymaripenne не превышает 200 микрометров в длину и сравнима по размерам с амебой и инфузорией. При этом 95% нейронов осы лишены ядра (!), что не мешает ей вести обычный образ жизни насекомого.

Нормальных, полноценных нервных клеток, в которых присутствует ядро, в ее ЦНС менее 400 штук (и менее 300 непосредственно в мозге). Для сравнения, мозг мухи содержит порядка 340 000 нейронов, мозг рабочей пчелы – 850 000. Даже в мозге осы вида T. evanescens, принадлежащей тому же роду, что и M. Mymaripenne, в мозге находится 37 000 нейронов. На этом фоне общее число нервных клеток мозга осы M. Mymaripenne, включая безъядерные, крайне мало - около 4 600 штук.

Примечательно, что массовая потеря ядер происходит в процессе метаморфоза: в нервной системе личинки нейроны, как и полагается, с ядрами. Но при переходе к взрослой стадии наблюдается интенсивный лизис, нейроны значительно сокращаются в размерах и объем мозга уменьшается.

Поведение M. Mymaripenne подробно пока не изучено. Но здравый смысл подсказывает, что животное как минимум умеет летать, обладает зрением, способно находить «хозяев» для откладки своих яиц, и поверить, что для обеспечения всей этой деятельности достаточно четырехсот нейронов, весьма затруднительно. Естественно предположить, что работает нервная система, состоящая из безъядерных нейронов. Иными словами, поведением насекомого управляют клетки, лишенные хромосом.

Я связался с автором публикации, Алексеем Полиловым из МГУ, который сообщил, что это первый случай обнаружения безъядерных нейронов у животных, и других подобных исследований, на которые можно было бы опереться, еще не было. Если у кого есть версии на тему «как это возможно», прошу поделиться в комментариях.


Alexey A. Polilov (2011) The smallest insects evolve anucleate neurons. -- Arthropod Structure & Development [Abstract и Full text]
Очень интересная история. Надеюсь, что детали поведения этого животного станут вскоре известны.

Edited at 2011-11-23 06:33 am (UTC)
"В мире инфузорий", "целая оса" - суперхищник. Да и начни она откладывать свои яйца в крупных животных - как тем её заметить, не то, что противостоять...

Интересно, как контролируется её численность и блокируется излишняя "диверсификация".
T.и M. - наверное, все-таки не один род :)

Удивительная пластичность живого, конечно, поражает воображение. Какая-то необыкновенная творческая мощь заложена в жизни, как таковой.
Я вижу тут три возможные ситуации:
(1) ДНК какая-то там всё-таки есть, но не ядерная.
(2) Что-то другое выполняет функцию ДНК.
(3) Эта функция не нужна. Клетки работают как проводники, и для этого у них все есть (получено во время развития). Другие безъядерные клетки известны, эритроциты например, живут же как-то.
Сколько эти клетки живут, да и вообще какова продолжительность жизни осы? Если недолго, то почему бы и нет.
Я думал о таком варианте. Оса живет 5-8 дней. Но нейрон - клетка по функциям очень сложная. Даже если иметь в виду митохондриальную ДНК плюс запасы наэкспрессированных ранее молекул, все равно получается что-то весьма странное.
У эритроцитов тоже нет ядер. Ядро нужно для деления.
Какой молодец Алексей Полилов, что опубликовал эту статью не в Бюллетене МОИП, а в журнале, который смогут прочесть другие учёные.
а вследствие этого и другие, самые обычные люди :)
Как белки создают жизнь

Живые организмы отличаются от неживых прежде всего тем, что они движутся и выполняют «работу» — дышат, переваривают пищу, сокращают мышцы и т. д. Чтобы понять природу жизни, нам необходимо разобраться, что приводит в движение белковые «машины».

Окончательная форма, которую принимает белковая молекула (её конформация, как говорят биологи), определяется равновесным расположением электрических зарядов в её аминокислотной цепи. Если распределение положительных и отрицательных зарядов в молекуле белка изменится, она тут же примется выгибаться и приспосабливаться к новой ситуации. Распределение зарядов в белковой молекуле может быть избирательно изменено целым рядом процессов, в частности присоединением других молекул или химических групп (например, гормонов) и даже воздействием внешних электромагнитных полей — скажем, тех, что излучаются мобильными телефонами [Tsong 1989].


Верховенство ДНК

Вы, вероятно, заметили, что в двух предыдущих параграфах я ни слова не сказал о ДНК. Почему? Потому что источником движения, обусловливающего различные формы жизнедеятельности клетки, является вовсе не ДНК, а изменение электрической заряженности белков. Откуда же взялось широко распространенное представление о том, что гены «управляют» всем живым? Дарвин в «Происхождении видов» предположил, что наследственные факторы, передающиеся из поколения в поколение, определяют, какие именно признаки будут наблюдаться у потомков. Авторитет Дарвина был столь велик, что учёные сломя голову бросились на поиски этих самых «управляющих жизнью» наследственных факторов.

Тот факт, что энуклеированные (Без ядра и, соответственно, ДНК — H.B.) клетки сохраняют свои биологические функции и при отсутствии генов, давно известен. Опыты по извлечению ядер из делящихся яйцеклеток стали классикой эмбриологии ещё более ста лет назад. Но если ядро с его генами не является клеточным «мозгом», тогда какова же роль ДНК в жизни клетки? Ответ прост: энуклеированные клетки гибнут не потому, что они лишились мозга, а потому, что их лишили репродуктивных способностей. Ядро клетки — её орган размножения! Будучи не в состоянии воспроизводить необходимые им компоненты, энуклеированные клетки не могут ни заменить свои дефектные белковые «кирпичи», ни создать собственные копии. Какой конфуз — перепутать орган размножения с мозгом!
Источник: Биология веры: Недостающее звено между Жизнью и Сознанием. Брюс Липтон
Вот смотрю на картинку и поражаюсь. Масштаб простейших и осы точно одинаковый? Я не понимаю, как может одноклеточное существо быть одного размера с многоклеточным? Размер клетки осы получается должен быть на 2 порядка меньше единственной клетки инфузории. Неужели клеточные процессы настолько хорошо масштабируются?
это не самое мелкое... Самое мелкое насекомое - жук-перокрылка, кажется, что-то 100 мкм.

Живет, как и прочие виды его семейства. Не комплексует.

Для сведения - у вас в руке есть клетки 20 см длиной. В мышцах синцитии, и вот от плеча до октя - одна клетка. Очень даже большая.
А почему нет? Вот хрусталик - тоже безъядерные клетки. Экономия энергии - огромная.
Если нейрон выполняет раз и навсегда зашитый набор инструкций, то от него требуется только поддерживать статус - как те же клетки хрусталика. Это - минимальный гликолиз, чтобы поддерживать осмотическое давление, и минимальное проведение сигналов. Ни роста отростков, ни обучения - не надо, все статично, до самой смерти. Ядро - лишнее.
Значит они (клетки в хрусталике) не делятся и не обновляются в течение всей жизни организма?
Эх, такой бы мордой да медку навернуть, в смысле, из этих клеток бы транскриптом секвенировать! Ну и ДНК, если всё же есть какая-то (должна быть).
Ну так вам до Полилова несколько шагов сделать, насколько я понимаю.
думаю, одного нейрона как раз хватает на 5-8 дней жизни осы. да и зачем там ядро? для проведения сигнала достаточно мембраны да синапсов.

а мне понравились ее крылышки. реснички - интересная конструкция. ужасно любопытно, как она летает... наверняка, по типу бабочки - при таком весе совсем не нужны большие обороты. :)
А американские ученые™ такую статью опубликовали бы в Nature ...
Возможно, сильно усечённая ДНК в остальных нейронах тоже присутствует, но в каких-то более простых органеллах, чем ядро.
долгоживущая мРНК и сдвиг регуляции белкового синтеза от транскрипции и деградации мРНК в сторону трансляции.

Очень интересно, какими видами нервной пластичности (напр., долговременной памяти) эта оса за них платит - посмотреть разные виды обучения у нее и ее ближних ядернонейронных родственников. Нет ли там зарытой собаки или даже двух-трех :) Тема, конечно, феерическая.
Я со своей стороны, как мог, убеждал автора продолжать исследования. Хотя убеждать необходимости не было, у него уже в планах несколько проектов по этой осе.