Вступ

Одного разу амфіокс подумав: «Якби лише у мене був головний мозок, то я зміг би бачити!». І тут магічним чином розпочалась еволюція спинного мозку. Це така собі найновіша еволюційна історія про те, як у нашому організмі з’явився мозок.

Вчені-еволюціоністи часто розмірковують про те, як людський мозок міг вирости до таких розмірів. Звичайно, вони очікують знайти відповідь в корінні сімейного дерева хребетних тварин. Вони вважають, що колись один представник хребетних відділився від решти і в його організмі почав розвиватись мозок. Ну і яка ж тварина підходить для ролі найпростішої хребетної істоти? Амфіокс. 

Амфіокс – найбільш вивчена в лабораторних умовах тварина, оскільки її завжди використовували для порівняння анатомії хребетних та безхребетних тварин.

Амфі-що?

Якщо ви ходили в школу так само давно, як і я, то амфіокс (друга назва ланцетник) відомий вам з уроків біології, як риба без мозку та без голови. Проте амфіокс, якого так довго вважали проміжною ланкою між безхребетними та хребетними, не є рибою. Риба – це водна хребетна тварина з зябрами.

У цієї тварини довжиною близько п’яти сантиментрів замість зябр є зяброві щілини. Ця подібна ззовні на черв’яка тварина не має парних плавців, але має спинний, підхвостовий та хвостовий плавці. Амфіокс водиться в теплих водах мілководдя по всьому світу. Часто заривається в пісок, де відфільтровує їжу з води, використовуючи для цього свій безщелепний рот та зяброві щілини з щупальцями. У амфіокса немає очей. У нього є лише один світловий сенсор на його передньому кінці.

Цю маленьку «не рибу» ловлять в Азії як їжу для людей та тварин. Крім того, існують скам’янілості не такого вже й далекого родича амфіокса у породах кембрійського періоду. Тому амфіокс вважається живою скам’янілістю, яка нагадує про останнього спільного предка безхребетних та хребетних, які розділились близько 520 мільйонів років тому.

Зовнішня будова амфіокса

Безхребетна жива скам’янілість

Амфіокс не має такого кісткового хребта, як ми звикли собі уявляти (саме тому науковці відносять його до безхребетних). Але у нього є нервова трубка – порожнисте утворення, яка простягається вздовж спини. Спинна нервова трубка схожа на ембріонального відповідника головного і спинного мозку хребетних. 

Саме під цією нервовою трубкою знаходиться жорстка, але гнучка не кістяна вісь, яка називається хорда. Амфіокс має хорду на усіх своїх стадіях розвитку (від личинки до дорослої форми). У хребетних також розвивається хорда, але лише тимчасово, під час ембріонального розвитку. Ембріональна хорда хребетних відіграє важливу роль в процесі утворення сусідніх структур, а її частини пізніше стають частиною сформованого хребта. 

Оскільки амфіокс має хорду, яка нагадує ембріональну хорду хребетних, і спинну нервову трубку, яка нагадує спинний мозок хребетних, еволюціоністи розглядають амфіокс як з’єднувальний елемент між хребетними та безхребетними.

Насправді, старе твердження про те, що у амфіокса немає мозку, неправдиве. Його спинна нервова трубка на передньому кінці ділиться на області, які відповідають передньому та ромбоподібному мозку.¹ Крім того, на відміну від більшості безхребетних, в ембріоні амфіокса розвивається цей мозок в результаті поділу нервової пластини. Так само розвивається мозок в ембріонах хребетних. 

Ця подібність виходить за межі анатомічного розвитку, оскільки подібні гени регулюють початковий поділ амфіокса та поділ нервової системи хребетних на різні області. Тому, порівнюючи ембріональний розвиток нервової системи амфіокса та хребетних, таких як ми, вчені сподіваються краще зрозуміти процес розвитку людського мозку на ранніх стадіях. Зрештою, багато анатомічних та генетичних подібностей – таких як гомології – існують між людьми та багатьма тваринами. Це не є несподіванкою, оскільки ми були створені нашим спільним дизайнером, Богом-Творцем, про якого розповідає Біблія.

Але вчені-еволюціоністи інтерпретують такі гомології по-різному. Вони вважають, що деякі приклади є доказом того, що одна і та ж позитивна ознака може кілька разів самостійно еволюціонувати у різноманітних, по суті незв'язаних видів тварин.² (Це явище отримало назву конвергентна еволюція). Однак вони також бачать багато інших гомологій, які є доказом родинних стосунків між різними видами організмів на еволюційному дереві життя.³ 

До того ж, еволюціоністи XIX та XX століття помилково вважали, що ембріональний розвиток хребетних повторюється знову і знову. Еволюціоністи XXI століття підтримали їхню історію, але знайшли більш вишукану форму своєї сумнівної віри. Вона називається еволюційна біологія розвитку (Evo-Devo).

Еволюційна біологія розвитку – це віра в те, що порівняльна ембріологія показує, як давно відбулось чудо еволюції. Це думка про те, що ембріональний розвиток конкретних анатомічних структур повторює еволюційний розвиток цих структур. Іншими словами, дослідники-еволюціоністи досі вважають, що спостережуваний ембріональний розвиток – це ключ до розуміння неспостережуваного еволюційного розвитку більш складних видів організмів, який відбувався мільйони років тому. 

Різниця між сучасним мисленням і думкою тих, хто підтримував шахрайські заяви Ернста Геккеля, полягає в тому, що сучасні прихильники еволюційної біології розвитку бачать еволюцію під мікроскопом ембріології.

Як еволюційна біологія розвитку бачить мозок 

Зі своїми численними особливостями, подібними до тих, які притаманні хребетним, амфіокс виступає "очевидною" ланкою між безхребетними та хребетними тваринами. Так вважають ті, хто вірить в існування спільного еволюційного предка. Тому ембріони амфіоксів були предметом нещодавнього дослідження.⁴ Його результати повідомляють про вражаючі новини, які стосуються складної будови та розвитку мозку амфіокса.

Дослідження – результат співпраці декількох іспанських установ. «Ми намагалися зрозуміти, яким був мозок головохордового амфіокса», – пояснює один із дослідників Хосе Луїс Ферран. 

«Це дуже простий безхребетний організм. Тим не менше, він дуже близький до нас в еволюційному плані, тому це дає нам певні уявлення про те, якими могли бути наші предки. Отже, порівнюючи мозок сучасних хребетних та мозок амфіокса, ми аналізували, що могло стати причиною поділу клітин і як така складна структура сформувалася в ході нашої еволюції».⁵

Відкриття вчених про мозок амфіокса виявило можливу помилку в нашому розумінні стадій ембріонального розвитку мозку людини та інших хребетних. Це може допомогти нам краще зрозуміти деякі вади розвитку. Хоча це не має нічого спільного з еволюцією, дослідники бачать свої висновки як еволюційну карту, яка показує початок розвитку спинного мозку хребетних.

Розвиток ембріонального мозку

Давайте розглянемо це питання детальніше. У ембріонах хребетних, включаючи ембріони людини, центральна нервова система утворюється з потовщеної нервової пластинки. Потім ця пластинка з клітин утворює по краях складки, які рухаються одна до одної. Внаслідок цього утворюється нервовий жолобок. 

Під контролем генів клітини продовжують ділитись та видозмінюватись до тих пір, доки не з’являться три збільшені області, відомі як передній, середній та ромбоподібний мозок. У кожній з цих областей продовжується ріст та видозміна до тих пір, доки не утвориться величезна кількість взаємопов'язаних та взаємозалежних структур, які в кінцевому результаті утворюють собою найбільш складну структуру в світі – людський мозок.

Ембріологи чітко знають, скільки і які структури повинні розвинутись з трьох вихідних областей нервової трубки. Проте дослідження мозку амфіокса показує, що, можливо, деякі уявлення все-таки були неправильними. Якщо ви не знали, то вважалось, що з переднього мозку розвивається два регіони мозку (таламус і претектум), а тепер виявляється, що, можливо, ці області розвиваються з середнього мозку ембріона. 

Ця інформація може вплинути на наше розуміння сукупності проблем пов’язаних з хворобами головного мозку людини та аномаліями розвитку. Мануель Ірімія, співробітник Центру регулювання геному в Барселоні (Centre for Genomic Regulation), а також провідний науковець цього дослідження, вважає, що карта мозку амфіокса може «допомогти зрозуміти, чому склад та функція цієї області змінилась. Наприклад, це могло б допомогти краще розуміти причини пов'язаних із мозком захворювань і чому деякі області страждають від хвороби, а інші – ні».⁶

Генетична архітектура

Гени організму містять в собі інформацію про ембріональний розвиток. Існують також регуляторні гени, які активують та деактивують інші гени в потрібний час і в потрібному місці в процесі розвитку ембріона. Різні види ембріонів мають багато схожих за формою регуляторних генів.

Генетична архітектура визначає, які гени регулюють утворення різних частин ембріона. Ферран, Беатріс Альбуйшек-Креспо та їх колеги порівнювали генетичну архітектуру ембріонів амфіокса та хребетних. Вони вважають, що порівняльна генетична архітектура проливає світло не тільки на те, як розвивається мозок людського ембріона сьогодні, але і на те, як еволюціонував людський мозок.

«У цьому дослідженні ми використовували генетичну архітектуру як основну експериментальну структуру при вивченні поділу нервового жолобка амфіокса та порівнювали процес поділу амфіокса і хребетних, – пояснює головний автор Беатріс Албуйшек-Креспо. – У межах цієї структури ми створили молекулярну карту вираження генів в амфіоксі, гомологи якого, як відомо, беруть участь в утворенні та поділу мозку хребетних».⁷

Передній, середній та ромбоподібний мозок

Давайте подивимось на загальний вигляд мозку амфіокса і типового ембріона хребетної тварини і проаналізуємо виявлену генетичну архітектуру. Мозок ембріона амфіокса має тільки дві області, а в ембріона хребетних – три.⁸ Одну з цих областей мозку амфіокса дослідники назвали "Di-Mesenscephalic primordium". (Інша частина – ромбоподібний мозок). Цей новий термін утворено з частин двох інших слів – diencephalon (проміжний мозок) і mesencephalon (середній мозок). 

Проміжний мозок – це нижня частина переднього мозку у ембріонах хребетних. Середній мозок – це середня частина мозку у ембріонах хребетних. Для назви верхньої частини мозку амфіокса було використано назви саме цих двох ділянок мозку хребетних, оскільки одні і ті ж гени регулюють розвиток цих областей та розвиток цієї частини мозку амфіокса.⁹ 

З точки зору класичної ембріології хребетних було прийнято вважати, що таламус та претектум розвиваються з ембріонального переднього мозку, а точніше з проміжного мозку. Якщо це відкриття генетичного перемикання буде підтверджене подальшими дослідженнями ембріонів хребетних, тоді доведеться внести зміни в підручники біології, вказавши, що таламус і претектум розвиваються з ембріонального середнього мозку.

Проте не забувайте, що дослідники ввели нову назву для подібної на середній мозок області мозку амфіокса (Di-Mesenscephalic primordium), оскільки гени, що регулюють його розвиток, аналогічні генам, які регулюють нижній кінець переднього мозку хребетних (таламус і претектум), а також середній мозок хребетних.¹⁰ 

Але як і раніше вони вважають, що мозок амфіокса складається лише з двох областей. І вони зауважують, що спочатку подібні гени регулюють поділ мозку амфіокса і хребетних на дві області. Вони стверджують, що це відображення спільного еволюційного минулого на найглибшому рівні розвитку мозку. На додаток вони стверджують, що потім повинні були виникнути гени вторинних сигналів, щоб видозміни перейшли на наступний еволюційний рівень складності розвитку хребетних. 

Дослідник Мануель Ірімія пояснює:

«Три основні області головного мозку хребетних (таламус, претектум і середній мозок) еволюціонували за допомогою дії молекулярних сигнальних центрів, що призвело до розширення та поділу Di-Mesenscephalic primordium».

Очима вашого разуму

Що могло спричинити еволюцію мозку і появу середнього мозку? Ось відповідь групи дослідників: 

«Так краще тебе видно, дорогенький». 

Тепер вони вважають, що претектумом – одна з тих областей мозку, яка розвивається як частина середнього, а не переднього мозку. (Ви, напевно, не знали, що у вас є претектум, але тепер ви це знаєте.) 

Претектум – частина вашого мозку, яка слугує зв’язковим елементом для підсвідомих поведінкових реакцій на раптові зміни в інтенсивності світла. Наприклад, рефлекси, які змушують зіниці зменшуватись при наявності яскравого світла. Оскільки такі візуальні рефлекси – основні візуальні вміння, які допомагають вижити, то їх вважають примітивними.

Амфіокс не має таких очей, як у нас, але у нього є одна світлочутлива пігментна чашка на вершині «голови». Це переднє «око» посилає сигнали до тієї частини мозку, яка відповідає нашому претектуму. Тому дослідники вважають, якщо примітивні візуальні рефлекси є життєво необхідними, це призвело до еволюції такої важливої області середнього мозку хребетних. 

Співробітник Університету Мурсії Хосе Луїс Ферран пояснює:

«Збільшення середнього мозку – ключ до подальшого його розвитку. Мозок не розвивався в ізоляції, а скоріше за все у взаємодії цих примітивних тварин із навколишнім середовищем».

Надійність еволюційної біології розвитку

Порівняння генів, які регулюють розвиток ембріонального мозку у амфіокса і хребетних, свідчить про те, що схожі гени регулюють поділ мозку ембріона амфіокса і початковий поділ мозку ембріона хребетних на декілька основних відділів. Подальша видозміна мозку хребетних під впливом різних генів виливається в розвиток трьох основних областей. 

Цей принцип раннього розвитку ембріонального мозку є загальним, притаманним для усіх хребетним тваринам. З цих трьох областей розвивається найскладніша структура в природі - людський мозок. Останнє дослідження амфіоксів показує, що декілька мозкових частин, які зазвичай вважались похідними від переднього мозку, можуть виявитись похідними середнього мозку.

Але чи має цей факт щось спільне з еволюцією? Ні. Ембріональний розвиток в межах окремого організму регулюється геномом цього організму. Логічно, що ембріон розвивається від простого до складного в процесі росту та видозміни відповідно до інформації, закладеної у його геномі. 

Наявність багатьох подібних ознак у різних типах організмів (чи то генетичні, анатомічні чи біохімічні ознаки) свідчить, що усе створена єдиним дизайнером – Богом-Творцем, про якого розповідає Біблія. Під час наукових спостережень жодного разу не було виявлено, як один вид організму може набути генетичну інформацію і перетворитися на абсолютно новий інший вид організму. Навіть якщо кращий зір і дає більше шансів на виживання!

Прихильники еволюційної біології розвитку обманюють самі себе, вірячи в те, що спостережувана порівняльна ембріологія є науковим доказом еволюції від молекули до людини. Еволюційна біологія розвитку ґрунтується на хибних припущеннях, включаючи віру в те, що організм може набувати генетичну інформацію і перетворюватись на зовсім інший вид більш складного організму. Подібні  функції регуляторних генів у різних типах організмів не дають пояснення таким змінам.

 

Дата публікації: 30.07.2017