Мягкий коралл Xenia umbellate. Фото: Тель-Авивский университет
Совместное исследование Тель-Авивского университета и Хайфского университета было направлено на то, чтобы разгадать научную загадку: как мягкий коралл может совершать ритмичные пульсирующие движения своими щупальцами без центральной нервной системы. Результаты исследования поразительны и могут даже изменить наше представление о движении в животном мире в целом и в изученных кораллах в частности.
Исследование проводилось под руководством Элинор Надир, аспирантки Тель-Авивского университета, под совместным руководством профессора Иегуды Бенаяху из Школы зоологии Тель-Авивского университета и профессора Тамар Лотан из Департамента морской биологии Школы морских наук имени Леона Х. Чарни при Хайфском университете. Результаты исследования были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Как координируются движения коралла
Исследовательская группа обнаружила, что мягкий коралл Xenia umbellata — один из самых впечатляющих кораллов на рифах Красного моря — управляет ритмичными движениями своих восьми полипозных щупалец с помощью децентрализованной системы нейронных кардиостимуляторов. Вместо того чтобы полагаться на центральный орган управления, сеть нейронов, распределённая по щупальцам коралла, позволяет каждому из них двигаться независимо, но при этом обеспечивает точную коллективную синхронизацию.
«Это немного похоже на оркестр без дирижёра, — объясняет профессор Тамар Лотан из Школы морских наук Хайфского университета. — Каждое щупальце действует независимо, но они каким-то образом способны "слушать" друг друга и двигаться в идеальной гармонии, которая так завораживает наблюдателей. Это совершенно иная модель по сравнению с тем, как мы понимаем ритмичные движения у других животных».
Эксперименты и генетические открытия
Кораллы семейства Xeniidae известны своими гипнотическими движениями — циклическим раскрытием и закрытием щупалец. Однако до сих пор было неясно, как они это делают. Чтобы выяснить это, исследователи провели эксперименты по рассечению щупалец кораллов и изучили, как они регенерируют и восстанавливают свои ритмичные движения. К их удивлению, даже когда щупальца были отрезаны и отделены от коралла, а затем разделены на более мелкие фрагменты, каждый из них сохранял способность пульсировать независимо от других.
Впоследствии исследователи провели углублённый генетический анализ и изучили экспрессию генов на разных стадиях регенерации щупалец после отделения от коралла. Они обнаружили, что коралл использует те же гены и белки, которые участвуют в передаче нервных сигналов у гораздо более сложных животных, включая ацетилхолиновые рецепторы и ионные каналы, регулирующие ритмическую активность.
Значение для эволюционной биологии
По мнению исследователей, это открытие говорит о том, что происхождение ритмичных движений, знакомых нам по дыханию, сердцебиению или ходьбе, гораздо древнее, чем считалось ранее. Изученные кораллы демонстрируют, как скоординированные движения могут возникать в простой распределённой системе задолго до того, как в мозге высокоразвитых животных сформировались сложные центры управления.
Профессор Бенаяху добавляет: «Удивительно, что те же молекулярные компоненты, которые активируют кардиостимулятор в человеческом сердце, работают и в кораллах, появившихся в океанах сотни миллионов лет назад. Изученный нами коралл позволяет нам заглянуть в прошлое, на заре эволюции нервной системы в животном мире. Он показывает, что ритмичные и гармоничные движения могут генерироваться даже без мозга — благодаря удивительной коммуникации между нервными клетками, которые действуют сообща, как умная сеть».
«Нет никаких сомнений в том, что это исследование значительно расширяет наши представления о чудесах животного мира коралловых рифов в целом и кораллов в частности и подчёркивает первостепенную важность сохранения этих уникальных природных экосистем». Пишет phys.org