Ptice su razvile složene mozgove nezavisno od sisara

Palijum je oblast mozga gde se neokorteks formira kod sisara, odgovoran za kognitivne i složene funkcije, po kojem se ljudi najviše razlikuju od drugih vrsta.

Palijum se tradicionalno smatra uporedivom strukturom između sisara, ptica i gmizavaca, različitom samo po nivoima složenosti. Pretpostavljalo se da se u toj oblasti nalaze slični tipovi neurona, sa ekvivalentnim sklopovima za senzorno i kognitivno procesuiranje.

Preporučujemo

Ranije studije su identifikovale prisustvo zajedničkih neurona za ekscitaciju i inhibiciju, kao i generalnih konektivnih obrazaca, sugerišući sličan evolucioni put kod tih vrsta kičmenjaka. Međutim, nove studije su otkrile da, iako su generalne funkcije palijuma ekvivalentne među tim grupama, razvojni mehanizmi i molekularni identitet neurona su znatno divergirali tokom evolucije.

Prva studija pokazuje da je, iako su ptice i sisari razvili sklopove sa sličnim funkcijama, način na koji se ovi sklopovi formiraju tokom embrionalnog razvoja veoma različit.

„Njihovi neuroni nastaju na različitim lokacijama i u različitim vremenima razvoja kod svake vrste, što ukazuje da nisu uporedivi neuroni nastali od zajedničkog pretka“, kažu naučnici iz Baskijskog centra za neuronauku.

Pomoću prostorne transkriptomike i matematičkog modeliranja, istraživači su otkrili da su neuroni odgovorni za senzorno procesuiranje kod ptica i sisara formirani od različitih skopova gena. Genetska sredstva koja koriste za uspostavljanje svog ćelijskog identiteta razlikuju se od vrste do vrste – svaka pokazuje nove i specifične tipove ćelija.

Sve to ukazuje da ove strukture i sklopovi nisu homologni, već da su rezultat konvergentne evolucije, što znači da su nezavisno razvili ove bitne nervne sklopove različitim evolucionim putevima.

Druga studija dalje istražuje te razlike. Na Hajdelberškom univerzitetu u Nemačkoj napravljen je detaljan atlas ćelijskih tipova ptičjeg mozga i upoređen sa sisarima i gmizavcima. Opisane su stotine gena koje svaki tip neurona koristi u tim mozgovima, ćelija po ćelija, i upoređene pomoću bioinformatičkih instrumenata.

Rezultati pokazuju da su ptice zadržale većinu inhibitornih neurona prisutnih kod svih drugih kičmenjaka stotinama miliona godina. Međutim, ekscitatorni neuroni, odgovorni za prenos informacija u palijum, evoluirali su na poseban način. Samo nekoliko tipova neurona u ptičjem mozgu identifikovano je sa genetskim profilima sličnim onima kod sisara, kao što su klaustrum i hipokampus, što sugeriše da su neki neuroni vrlo stari i zajednički širom vrsta. Međutim, većina ekscitatornih neurona evoluirala je na nove i različite načine kod svake vrste.

Studije su koristile najsavremenije tehnike prostorne transkriptomike, razvojne neurobiologije, jednoćelijske analize i matematičkog modeliranja radi otkrića evolucije moždanih sklopova kod ptica, sisara i gmizavaca.

Novo pisanje evolucione istorije mozga

„Naše studije pokazuju da je evolucija pronašla više rešenja za izgradnju složenih mozgova. Ptice su razvile složene nervne sklopove putem sopstvenih mehanizama, ne idući istim putem kao sisari. To menja naše shvatanje evolucije mozga“, kažu naučnici.

Nalazi ističu evolucionu fleksibilnost razvoja mozga, pokazujući da napredne kognitivne funkcije mogu nastati putem veoma različitih genetskih i ćelijskih putanja.

Naš mozak nas čini ljudima, ali nas takođe veže za druge životinjske vrste putem zajedničke evolucione istorije. Otkriće da su ptice i sisari razvili nervne sklopove nezavisno ima velike implikacije po komparativnu neuronauku.

Razumevanje različitih genetskih programa koji proizvode specifične tipove neurona može otvoriti nove puteve za istraživanje razvoja nervnog sistema. Samo putem razumevanja kako se mozak formira, i u embrionalnom razvoju i u evolucionoj istoriji, možemo istinski shvatiti kako funkcioniše, kažu naučnici.

(Telegraf Nauka/EurekAlert)