مغز مهره‌داران از دم اجدادشان منشأ گرفته است

در روزهای اولیه حیات چندسلولی پیچیده روی زمین، حیوانات اولیه ستون فقرات یا مغز نداشتند. آن‌ها فقط شبکه‌ای از نورون‌ها را در سراسر بدن خود داشتند. با‌این‌حال، در طول میلیون‌ها سال این سیستم به‌نوعی در یک انتهای بدن متمرکز شد؛ اما چگونه؟

آب‌دزدک‌های دریایی، نزدیک‌ترین خویشاوندان زنده مهره‌داران هستند و دارای سر واقعی نیستند. درعوض، سیستم عصبی مرکزی آن‌ها از توده‌هایی از نورون‌ها در قسمت‌های قدامی و خلفی بدن آن‌ها تشکیل شده است که توسط یک رشته پشتی به هم متصل می‌شود. این جانوران در بزرگسالی مانند حباب‌های اسفنج‌مانند ساکن بدون سر یا دم واضح به‌نظر می‌رسند، اما در مرحله لاروی که شبیه نوزاد قورباغه هستند، مغز آن‌ها راحت‌تر قابل تشخیص است. یوته روتباخر، جانورشناس دانشگاه اینسبروک اتریش توضیح می‌دهد: «آب‌دزدک‌های دریایی مانند نمونه اولیه‌ای برای تکامل مهره‌داران هستند. جد مشترک ما احتمالاً شباهت زیادی به لارو آب‌دزدک دریایی داشته است.»

نورون‌های دوقطبی دم (سبز) در لارو آب‌دزدک دریایی

البته، همه دانشمندان با این موضوع موافق نیستند و این حوزه پژوهشی بحث‌برانگیزی است. اما روتباخر و همکارانش اخیراً شواهدی برای حمایت از ایده‌های خود پیدا کرده‌اند. پژوهش‌ آن‌ها نشان داده است که ژن‌های Hmx که یک جفت نورون را در دم لارو آب‌دزدک دریایی کدگذاری می‌کنند، با ژن‌های کدکننده توده‌های نورونی درون سر مکنده‌ماهی مرتبط هستند.

مکنده‌ماهی‌ها فسیل‌های زنده درنظر گرفته می‌شوند، زیرا مدت‌ها است بدون اینکه تغییرات چندانی در آن‌ها رخ دهد، وجود دارند. این جانوران دریایی از اولین مهره‌داران هستند و شبیه مارماهی به‌نظر می‌رسند.

جهش تکاملی از آب‌دزدک به مکنده‌ماهی جهش بزرگی بود، اما به‌نظر می‌رسد ژن Hmx این انتقال را ممکن ساخت. تأثیر این ژن بین مهره‌داران فقط اندکی متفاوت است. وقتی پژوهشگران ژن‌های Hmx مکنده‌ماهی را وارد ژنوم گونه‌ای از آب‌دزدک دریایی به نام Ciona intestinalis کردند، متوجه شدند که این ژن به بیان نورون‌های دوقطبی دم کمک کرد. این در حالی بود که در مکنده‌ماهی‌ها، همین ژن‌ها به بیان نورون‌های حسی در سر کمک می‌کرد.

با وجود تأثیرگذاری بر اعصاب بخش‌های مختلف بدن، عملکرد مشابه ژن‌های Hmx در مکنده‌ماهی و آب‌دزدک دریایی نشان می‌دهد که آن‌ها ریشه تکاملی مشترکی دارند و ممکن است در تمرکز سیستم عصبی نقش داشته باشند. الساندرو پناتی، جانورشناس از دانشگاه اینسبروک می‌گوید: «نشان داده شده که Hmx به‌عنوان ژنی محوری در طول تکامل حفظ شده است. این ژن عملکرد و ساختار اولیه خود را حفظ کرده و احتمالاً به همین شکل در جد مشترک مهره‌داران و آب‌دزدکان دریایی وجود داشته است.»

این یافته‌ها نشان می‌دهد مغز مهره‌داران ممکن است میلیون‌ها سال پیش از این ارگان اجدادشان بازیابی شده باشد.

این مطالعه در مجله نیچر منتشر شد.