У морских ежей обнаружили «мозг по всему телу»

P. lividus, 2 недели после метаморфоза, репертуар фоторецепторов нейронов ювенильной особи. (A) UMAP, показывающий повторно проанализированные и субкластеризованные нейронные кластеры, позитивные по опсину. (B) Точечная диаграмма, показывающая процент ядер и среднюю экспрессию генов опсинов, закодированных в геноме P. lividus, а также ортологов транскрипционных факторов, участвующих в установлении судьбы фоторецепторных клеток (PRC) у других животных. (C и D) Иммуногистохимия (IHC) с использованием специфичного к морскому ежу антитела opsin1. (E и F) Флуоресцентная гибридизация in situ с использованием антисмыслового РНК-зонда против opsin2. Ядра окрашены DAPI (голубой). HCR с использованием специфического зонда против opsin3.2 (G и H) и opsin4 (I и J). Ядра окрашены DAPI (голубой). pb, основание ножки (подии); pd, диск ножки (подии). Масштабные линейки, 25 мкм. Автор: Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx7753

Международная группа исследователей, включая учёных из Музея естествознания в Берлине, обнаружила у морских ежей неожиданно сложную нервную систему. Оказалось, что эти животные обладают «мозгом по всему телу», чья генетическая организация напоминает мозг позвоночных. Команда также выявила светочувствительные клетки, распределённые по всему телу — аналогичные структурам в человеческой сетчатке.

Исследование, проведённое совместно со Станцией Зоологии Антона Дорна в Неаполе и другими научными центрами, было направлено на понимание того, как один геном может создавать два радикально разных плана тела: билатерально-симметричную личинку и взрослое животное с пятилучевой симметрией.

Тело, состоящее из «головоподобных» органов

С помощью современных методов анализа экспрессии генов на уровне отдельных клеток учёные картировали клеточные типы молодых морских ежей после метаморфоза. Они обнаружили, что тело взрослого животного в значительной степени «головоподобно». Гены, которые у других животных определяют структуры туловища, активны только во внутренних органах, таких как кишечник и амбулакральная система.

«Мозг по всему телу» вместо простой нервной сети

Наиболее поразительным оказалось необычайное разнообразие типов нейронов. Сотни различных нейронов экспрессируют как специфичные для иглокожих «головные» гены, так и высококонсервативные гены, встречающиеся в центральной нервной системе позвоночных. Эти данные свидетельствуют о том, что морские ежи обладают не простой децентрализованной нервной сетью, а интегрированной, мозгоподобной системой, распространённой по всему телу.

«Наши результаты показывают, что животные без обычной центральной нервной системы всё равно могут развивать мозгоподобную организацию», — говорит доктор Джек Ульрих-Лютер, один из первых авторов исследования. «Это фундаментально меняет то, как мы думаем об эволюции сложных нервных систем».

Зрение без глаз

Команда также обнаружила многочисленные светочувствительные клетки (фоторецепторы), экспрессирующие различные опсины — белки, реагирующие на свет. Один конкретный тип клеток сочетает меланопсин и го-опсин, что предполагает сложную способность обнаруживать и обрабатывать световые стимулы и указывает на ранее недооцененную зрительную способность. Кроме того, большие части нервной системы морского ежа, по-видимому, светочувствительны и могут даже регулироваться световыми сигналами.

Эти открытия бросают вызов давним представлениям о простоте нервных систем иглокожих и открывают новые перспективы в понимании того, как могут эволюционировать сложные нейронные и зрительные системы — даже у животных без централизованного мозга или настоящих глаз.

Больше информации: Periklis Paganos et al, Single-nucleus profiling highlights the all-brain echinoderm nervous system, Science Advances (2025). DOI: 10.1126/sciadv.adx7753