Az agykéreghez hasonló struktúrát találtak egy tengeri gyűrűsféregben

Az emberi aggyal közvetlen kapcsolatba hozható agyi struktúrákat azonosítottak egy tengeri gyűrűsféregben – állítja a Cell folyóiratban megjelent tanulmány

A felfedezés azt jelenti, hogy az emberi agy eredetét így már legalább 600 millió évre lehet visszakövetni, amikor utoljára osztoztunk közös ősön a Platynereis dumerilii fajjal, mely a közönséges giliszta rokona.  

„Ez a féreg saját készítésű csövekben él, aktívan deríti fel környezetét, amikor táplálékot keres, és tanulási viselkedés jeleit mutatja” – mondja Raju Tomer, a vizsgálat vezető szerzője. „Ennélfogva úgy gondoltuk, ideális jelölt lenne arra, hogy a gerincesek fejlettebb agyközpontjainak ellenpéldáit megkeressük a gerinctelenekben.”

Tomer, az Európai Molekuláris Biológiai Laboratórium (EMBL) kutatója, és csapata azt gyanítja, hogy más gerinctelenek – mint rovarok, pókok, rákok és karmos féreglábúak – valószínűleg szintén rendelkeznek az úgynevezett „gombatestek” néven ismert agyi struktúrákkal, melyek megfelelnek a mi agykérgünknek. Az agykéreg az emberi agy azon része, mely szerepet játszik az emlékezésben, a tanulásban, a gondolkodásban, a nyelvben, a tudatosságban és számos egyéb funkcióban.   

Tomer és csapata új technikát alkalmazott, hogy a tengeri gyűrűsféreg kompakt agyában gének jelentős számát vizsgálja meg. A módszer lehetővé tette, hogy a csapat meghatározza az egyes sejtek molekuláris ujjlenyomatát, ennélfogva az általuk kifejezett géneknek megfelelően definiálja a sejttípusokat, nem csak alakjuk és elhelyezkedésük alapján, ahogy arra régebben lehetőség volt.

„A féreg gombatestek és a gerinces agyak fejlődése és konfigurációs mechanizmusai túlságosan hasonlóak ahhoz, hogy független eredettel megmagyarázhatóak lehetnének” – mondja Tomer. „Közös evolúciós előfutáron kellett osztozniuk, bár kevésbé bonyolulton, mely az utolsó közös ősben fejlődött ki, több mint 600  millió évvel ezelőtt.”

Detlev Arendt, a vizsgálat társszerzője szerint, akkoriban a tengerfeneket számos táplálékforrás boríthatta be. Annak érdekében, hogy az élőlények ezeket fel tudják térképezni, „előnyt jelentett, ha olyan agyi központot fejlesztettek ki, mely képes volt integrálni a különböző szagokat és végül megtanulni, melyik a jó, és melyik a rossz táplálék.” Ez az első agyi előfutár talán összezsúfolódott sejtek csoportjából állt, melyek befogadták és feldolgozták a táplálékot és környezetet illető, nagyon alapvető információkat. A struktúra talán lehetővé tette, hogy a tengerfenéken kúszó őseink azonosítsák a táplálékforrásokat, feléjük tartsanak, majd később a korábbi tapasztalatokat tanulásba integrálják.

Amikor Felix Dujardin francia biológus 1850-ben először figyelte meg a gombatesteket gerinctelenekben, azt javasolta, hogy ezek a struktúrák a rovarokat bizonyos fokú szabad akarat alapú szabályozással látják el ösztönös tevékenységeik felett. Elméleteit azóta nagyrészt megerősítették. A további kutatás kimutatta, hogy a gombatestek – melyek kissé ténylegesen gombákra hasonlítanak – az asszociáción alapuló tanulás és emlékformálódás központjaként funkcionálnak, azaz olyan tevékenységek helyeként, melyek nagyon hasonlítanak az emberi agykéregben végbemenőkhöz.

„A mi agykérgünk úgy működik, hogy az érzékelési információkat – mint szag, hang és látás – társítja az eseményekkel, és ezen asszociációkat emlékekként tárolja el úgy, hogy módosítja az idegsejtek közötti kapcsolat erejét” – mondja Tomer. „Ezek az eltárolt emlékek képezik aztán alapját annak, hogy a jövőben megfelelő döntéseket hozzunk. Hasonló mechanizmusok megtalálhatóak a gerinctelenekben is, ahol a gombatestekről ismeretes, hogy főleg a képzettársításon alapuló tanulásért felelősek.”

A kutató azonban kétli, hogy a gerinctelenek úgy gondolkodnak és éreznek, ahogy mi, mivel agyuk apró, és hiányzik belőlük az emberi agyban jelenlevő „rendkívül nagyszámú neuron”. A kutatók abban reménykednek, hogy a jövőben tovább vizsgálhatják a féregagyakat, és más gerinctelenekét is, hogy jobban megismerjék működésüket, és segítségükkel kiderítsék, a gerincesek és ezen férgek utolsó közös ősének agya hogyan nézhetett ki.

„Végső célunk rekonstruálni és megismerni az állatok agyának evolúcióját, hogy nyomon követhessük az idegi összetételüket és funkciójukat az állati evolúció legkorábbi szakaszától az olyan bonyolult valamiig, mint az emberi agy” – mondja Arendt.