Нематоды видят телом

Миллионы лет эволюции довели строение круглых червей до «примитивного» совершенства. Жесткая, устойчивая к большинству известных токсинов и химических веществ кутикула, покрывающая их тело, позволила нематодам занять почти все «экстремальные» экологические ниши. Практически весь тип представлен паразитами всех возможных размеров – от весьма распространённых аскарид кишечника до филярий – микроскопических обитателей передней камеры глаза.

Понятно, что паразитам, за исключением вкуса и запаха, другие чувства особо и не нужны. Но даже свободноживущие виды всегда описывали как «обладающих относительно неразвитой нервной системой».

Последние исследования показывают обратное – свободноживущий круглый червь Caenorhabditis elegans, ставший в последнее время главным объектом генетических исследований многоклеточных животных, благодаря последней работе Шоня Сюя из Университета Мичигана «обрёл способность» видеть свет.

Эта работа стала продолжением экспериментов двухлетней давности, в которых та же исследовательская группа сообщила об умении этого червя осознавать положение своего веретеновидного тела в пространстве в дополнение к уже известным трём типам чувствительности – вкусовой, тактильной и обонятельной.

За все чувства червя отвечают всего лишь 302 нервные клетки взрослой особи.

Человеку этого не хватило бы даже на один вкус солёного или сладкого.

Плоские черви и кишечнополостные, от которых произошли «тупиковые» с точки зрения древа эволюции круглые черви, обладают достаточно развитыми органами зрения, а в случае медуз они даже повторяют строение человеческого глаза.

В свете этих работ, возможно, не так уж и удивительно, что способность реагировать на фотоны света сохранилась и у нематод, не обладающих никакими глазами, а при небольших размерах, как у C. elegans, даже полностью прозрачных. Обычной лампы хватило для того, чтобы заставить обитающего в земле червя убегать от исследователей. При этом не важно, с какой стороны на него светили – с головы или с хвоста. Посмотреть, как это животное способно «видеть» без глаз, можно на двух видеороликах, показывающих реакцию на освещение спереди и сзади.

Имеется ли такая способность у родственников C.elegans, обитающих в организме человека, – аскарид, исследователи не уточняют.

В природе фототаксис – а именно так называется реакция на свет – носит обычно противоположный характер: одноклеточные водоросли, обладающие примитивным глазком, движутся к свету. То же можно сказать про растения, для которых солнечный свет – единственный источник энергии.

Для C. elegans свет – напротив, показатель потенциальной опасности, ведь червь никогда не выходит на поверхность, где у него достаточно конкурентов и потенциальных врагов. Дополнительный фактор – действие ультрафиолета, при длительной выдержке повреждающего ткани прозрачного C. elegans. Возможно, поэтому способные чувствовать «переход» черви и были отобраны эволюцией.

Как показали тщательные эксперименты по возбуждению отдельных нейронов, червь может реагировать на фотоны разной длины волны, но наибольший эффект достигается именно при использовании ультрафиолетового источника света.

Кроме того, фоточувствительные нейроны рассеяны по всей нервной системе. Прицельно облучая отдельные клетки лазером, Сюй и соавторы принятой к публикации в Nature Neuroscience работы показали, что в роли фоторецепторов выступают 4 типа клеток: ASJ, AWB, ASK и ASH.

Отличительная особенность «зрительной системы» червя – отсутствие пигментных клеток, предохраняющих фоторецепторы от засвечивания.

Учёные считают, что эту роль берёт на себя грязь и земля, а в случае других свободноживущих форм – ил, плохо пропускающий свет. Каскад реакций, развивающийся при взаимодействии фотона с фоторецептором в целом напоминает человеческий, что уже дало учёным надежду на использование С. еlegans в качестве модельного объекта для изучения человеческой слепоты.

Тем более что способность слабо реагировать на голубой и ультрафиолетовый свет у человека и других животных обеспечивается не основными чувствительными клетками сетчатки. Кроме того, отдельные нейроны, участвующие в регуляции околосуточных ритмов, тоже сохраняют такую способность.