Лиза Фельдман Барретт - Семь с половиной уроков о мозге. Почему мозг устроен не так, как мы думали

Не все, правда, знают, что книга «Драконы Эдема» вышла в ту пору, когда ученым, изучающим эволюцию мозга, уже было доподлинно известно, что гипотеза о трехслойном мозге – выдумка. Неопровержимые доказательства появились тогда, когда ученые углубились в изучение клеток мозга – нейронов – и увидели то, что раньше было скрыто от невооруженного глаза. В результате к началу 1990-х годов гипотезу о трехслойном мозге отвергли окончательно, так как она попросту не соответствовала установленным фактам.

Во времена Маклина мозг одних животных сравнивали с мозгом других, делая в него инъекции красящих веществ, затем нарезая, словно мясной деликатес, тончайшими ломтями и рассматривая каждый окрашенный кусочек под микроскопом. Подобный способ применяется и сейчас, но теперь в арсенале ученых есть новые методы, позволяющие досконально изучить нейроны и расположенные в них гены [17]

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.

Ланцетники ( Amphioxus ) существуют и по сей день. С точки зрения эволюции они являются нашими родственниками в следующем аспекте: люди – позвоночные животные, то есть у нас есть хребет, который мы называем позвоночником, и ствол нервных волокон, который мы называем «спинным мозгом». Ланцетники не принадлежат к позвоночным, но у них есть нервный ствол, идущий от верхней части тела до нижней. Кроме того, у них есть и некое подобие хребта, «нотохорд», но он состоит не из костей, а из волокнистой массы и мышц. Ланцетники и позвоночные относятся к многочисленной группе животных, известной как хордовые ( Chordata ), и у нас с ними общий предок (об этом скоро я расскажу подробнее).

У ланцетников нет тех особенностей, которыми позвоночные отличаются от беспозвоночных, – у них нет сердца, печени, поджелудочной железы, почек, равно как и внутренних систем, частью которых должны быть эти органы. Но у них есть клетки, регулирующие циркадный ритм и формирующие циклы сна и бодрствования.

Ланцетники лишены отчетливо сформированной головы и органов чувств, которые есть у любого позвоночного, – глаз, ушей, носа. На головном конце ланцетника, с одной стороны, у него есть небольшая группа клеток – «глазное пятно». Эти фоточувствительные клетки способны улавливать резкий переход от света к темноте и наоборот, поэтому, когда на ланцетника падает тень, он перемещается в другое место. В клетках глазного пятна есть гены, схожие с теми, что находятся в сетчатке у позвоночных, но у ланцетника нет ни глаз, ни способности видеть.

Ланцетник не чувствует ни запахов, ни вкусов. В его коже есть клетки, способные воспринимать различные вещества, растворенные в воде. Эти клетки содержат совокупность генов, подобных тем, какие можно обнаружить в обонятельной луковице позвоночных животных, но доказательств того, что и у ланцетника, и у позвоночных эти гены функционируют одинаково, пока нет. Кроме того, у ланцетника есть группа клеток, имеющих волоски и позволяющих животному ориентироваться, сохранять равновесие в воде и, возможно, чувствовать скорость передвижения. Тем не менее у этого существа нет внутреннего уха с волосковыми клетками, позволяющими слышать. У позвоночных же все это есть.

Ланцетник неспособен находить пищу и плыть к ней; он питается любыми мелкими существами, которые приносит ему течение. При этом у ланцетника есть клетки, подающие сигнал об отсутствии пищи и побуждающие его перемещаться туда, где, возможно, еда найдется (то есть эти клетки подают сигнал: «В любом другом месте будет лучше»).

Ссылка: 7half.info/amphioxus.

На головном конце ланцетника находится орган обоняния – ямка Келликера, и в коже располагаются отдельные хеморецепторы. Прим. науч. ред.

Ученые пока еще не пришли к единому мнению, есть ли у ланцетника мозг. Это зависит от того, как проводить грань между «мозгом» и «немозгом». Эволюционный биолог Генри Джи резюмирует: «Ничего похожего на мозг позвоночных животных ни у оболочников [асцидий. – Прим. автора ], ни у ланцетников нет. И все же, если присмотреться, можно обнаружить у них признаки “предварительного плана”, в соответствии с которым мозг мог бы сформироваться».

Большинство ученых согласны с тем, что на переднем конце нотохорда ланцетников присутствует определенный «генетический набросок» мозга, характерного для позвоночных, и что этот «набросок» появился примерно 550 миллионов лет назад. Это вовсе не означает, что гены, находящиеся в этой части нотохорда, работают так же или служат основой для тех же самых структур, что и схожие гены в мозгу позвоночных. (Более подробную информацию о том, как соотносятся два вида живых существ, имеющих идентичные гены, вы найдете в комментарии 21 к Уроку 1.) По этому вопросу ученые до сих пор дискутируют. У ланцетников на молекулярном уровне есть те же паттерны, благодаря которым у позвоночных мозг разделяется на основные сегменты, однако ученые никак не могут прийти к согласию, «наброски» каких сегментов в этих паттернах присутствуют, а каких – нет. Кроме того, ланцетники наделены рудиментарными генетическими особенностями, которые необходимы для формирования головы.

Более подробную информацию о ланцетниках можно найти в книге Генри Джи «По ту сторону моста. Происхождение позвоночных» (Across the Bridge: Understanding the Origin of the Vertebrates) и в книге «Мозг сквозь время. История естественного развития позвоночных» (Brains Through Time: A Natural History of Vertebrates), написанной Георгом Стридтером в соавторстве с Гленном Норткаттом.

Ссылка: 7half.info/amphioxus-brain.

По мнению ученых, наш общий с ланцетником предок был очень похож на современного ланцетника, потому что за последние 550 миллионов лет среда обитания («ниша») этого существа почти не изменилась, так что и адаптироваться было практически не к чему. Что же касается позвоночных, на их долю выпали колоссальные эволюционные изменения. То же можно сказать и о других хордовых, таких как асцидии. По этой причине ученые предполагают, что, исследуя современных ланцетников, мы можем узнавать все больше и больше об общем предке всех хордовых.

Однако не все в научном сообществе согласны с этой точкой зрения – некоторые считают маловероятным, что за полмиллиарда лет ланцетники никак не изменились. К примеру, нотохорд (центральная нервная система этих существ) расположен по всей длине тела ланцетника, «с головы до пят», в то время как у позвоночных спинной мозг заканчивается там, где начинается головной. Ученые дискутируют, был ли у нашего с ланцетниками общего предка длинный нотохорд, который по мере формирования мозга, характерного для всех позвоночных, становился короче, или у нашего общего предка с самого начала был короткий нотохорд, который в ходе эволюции растягивался. Схожие вопросы звучат и в других дискуссиях (например, когда речь идет об эволюционных изменениях обоняния).