У комах розміром з амебу є без’ядерні нейрони, еврика! Журнал
У комах розміром з амебу є без'ядерні нейрони
Найдрібніші комахи належать до різних загонах комах - це і жуки, і перетинчастокрилі, і Сеноеди. Їх об'єднує малий розмір організму - найдрібніші види досягають довжини всього 0,14 міліметра. Чи є межі мініатюризації? Що обмежує розміри тіла в цілому і окремих органів?
Виявилося, що є органи, розмір яких не може змінюватися пропорційно зміні розміру тіла. Непропорційно змінюється, наприклад, статева система. Розвивається тільки одне яйце, яке займає більше половини довжини тіла самки. Адже з нього повинна вийти готова до життя личинка, а її живучість визначається кількістю клітин, з яких побудований організм. Для розвитку такого величезного яйця необхідна статева система, яка займає значну частину тіла комахи. Спермій може бути в два рази більше довжини тіла. Розміри фасетки не змінюються, тому еволюція очі йде по шляху скорочення кількості фасеток, а не їх розмірів.
Ще один яскравий приклад - нервова система, пояснює полив. Її ефективність визначається кількістю клітин і числом контактів між ними, тому зменшити її розмір пропорційно розміру тіла дуже складно. Навіть у найменших комах, розміром з амебу, в мозку більше чотирьох тисяч клітин. Відносний обсяг нервової системи найдрібніших комах значно більше, ніж у людини або інших тварин, - до 20% організму! Мозок займає не тільки голову, але і грудні і черевні відділи, що створює серйозні енергетичні витрати. У ссавців, мозок яких становлять відсотки або частки відсотків тіла, його енерговитрати - до половини всього витрати енергії.
При цьому у найдрібніших комах розміри нервової клітини - нейрона - теж зменшуються. Це взагалі одні із самих дрібних клітин, що входять до складу організму багатоклітинних тварин, підкреслює дослідник. Виявилося, в їх будові порушуються фундаментальні цитологічні закони: в деяких, іноді в більшості, нейронах відсутній ядро. Це так звані без'ядерні нейрони. Коли їх виявили, це стало сенсацією.
Справа в тому, що без'ядерні нейрони ні у кого з тварин раніше не були виявлені. З їх виявленням ставиться під сумнів прийнятий в науці принцип роботи нервової системи, який до цих пір був побудований на постулаті «нервові клітини не відновлюються». Якщо розділити нейрон на частини, то частина без ядра гине, зростити розділене ядро не можна. Але пару років тому в роботах деяких учених було показано, що в лабораторії можна розділити клітку на частини, які будуть працювати. Можна навіть створити умови, в яких вони будуть знову зростатися. Це був прорив.
Друга проблема, яка може бути вирішена в ході досліджень найдрібніших комах, - вивчення пам'яті. За сучасними уявленнями довгострокова пам'ять визначається білковим синтезом. У моїх роботах досліджені найдрібніші комахи, у яких неможливий синтез білків у зв'язку з відсутністю ядер.
Комахою пропонується стимул - або це запах, або їжа. Стимул змушує їх здійснювати певні дії. Потім стимул забирається, і тварини роблять ті ж самі дії, керуючись умовним рефлексом, який виробився в процесі експерименту. Поки «дресирування» комах не увінчалася успіхом.
Найдрібніші комахи можна виявити буквально поруч з будинком. Вчений збирає їх за допомогою сита, яке дозволяє брати субстрат гниючої деревини. Далі після просіювання на світлому фоні він вибирає все дрібне і бігати.
Зрозуміти, що це таке, - складно. Тому і береться все, що є, і надалі розбирається детально під мікроскопом. Наприклад, щоб знайти найдрібніших паразитичних комах, розповідає Олексій, я збирав рослини, на яких живуть комахи, які їх їдять, а в яйцях цих жуків, вже в лабораторії, знаходив найдрібніших паразитуючих комах.