Мозг птиц развивался иначе, чем структуры мозга млекопитающих. Исследовательская группа из Центра молекулярной биологии Гейдельбергского университета теперь изучает, как схожие когнитивные функции могли тем не менее возникнуть у некоторых видов птиц.
Анализ состава, эмбрионального и эволюционного развития мантии — области мозга у птиц и млекопитающих, которая имеет решающее значение для таких способностей, как память, обучение и рассуждение, — показывает, что некоторые типы клеток мозга остались практически неизменными на протяжении сотен миллионов лет, в то время как другие значительно эволюционировали.
Мозг птиц по фундаментальным аспектам своей структуры отличается от мозга рептилий и особенно млекопитающих. Тем не менее, некоторые виды птиц обладают столь же сложными когнитивными способностями, что и человекообразные обезьяны. Решающую роль здесь играет так называемый паллий. Эта область, расположенная в переднем мозге, у людей в основном состоит из складчатой коры головного мозга, но у птиц она устроена совершенно иначе, хотя и выполняет схожие функции. Группа профессора Кессмана исследовала клеточный состав и эволюцию мантии у кур. Для этого биологи использовали самые современные технологии изучения отдельных клеток, чтобы составить карту типов клеток, присутствующих в этой структуре мозга, и сравнили полученную информацию с аналогичными наборами данных, полученных от мышей и рептилий.
Анализ показывает, что, несмотря на различную архитектуру мозга, нервные клетки, регулирующие мозговую активность, весьма схожи у всех изученных видов. По словам доктора Бастьенны Зарембы, ситуация иная для нейронов, отвечающих за передачу сигналов: их эволюция была более динамичной. Хотя некоторые из них почти не изменились, например, в области, важной для способности к обучению и производительности памяти. Гиппокамп, другие значительно разошлись или реорганизовались анатомически. Неожиданно для ученых: «Определенные возбуждающие нейроны, вероятно, имеют общее эволюционное происхождение у разных видов. Это касается нервных клеток в более глубоких слоях неокортекс, который отвечает за более высокие когнитивные способности у млекопитающих, и нейроны в так называемом Мезопаллиум птиц. «Это открытие ставит под сомнение существующие предположения об эволюции этих областей мозга», — говорит ученый, являющийся членом исследовательской группы «Эволюционная геномика» профессора Кессмана.
Исследование также дает новое представление о гиперпаллии — структуре внутри мантии, которая встречается исключительно у птиц. До сих пор наука предполагала, что гиперпаллий сопоставим с неокортексом млекопитающих. Как показала исследовательская группа из Гейдельберга, некоторые нейроны похожи; Однако другие отличаются принципиально. «Наши результаты опровергают предыдущие теории, предполагавшие, что определенные области мозга у птиц и млекопитающих напрямую связаны благодаря своему расположению», — объясняет доктор Заремба. Вместо этого, по словам ученого, обнаруживается гораздо более сложная эволюционная закономерность сохранения, дивергенции и конвергенции. Некоторые характеристики остались удивительно схожими, другие кардинально изменились, а третьи стали еще более схожими со временем.
Исследователи также обнаружили, что некоторые нервные клетки в двух отдаленных областях мозга птицы демонстрируют большое сходство, хотя каждая из них имеет разное происхождение у эмбриона. «Поэтому мы должны переосмыслить идею о том, что функция нейрона в корне определяется его положением в эмбриональном мозге», — подчеркивает профессор Кессманн. «Чтобы получить более дифференцированное представление об эволюции мозга и развитии сложных когнитивных способностей у птиц и млекопитающих, особое значение имеют молекулярные данные, которые также учитывают процессы эмбрионального развития», — говорит эволюционный биолог из Гейдельберга.
Исследование проводилось в тесном сотрудничестве с доктором Фернандо Гарсия-Морено из Университета Страны Басков (Испания). В исследовании также приняли участие исследователи из Швеции. Финансирование предоставили Европейский исследовательский совет, Министерство науки Испании, правительство Баскского автономного сообщества и Шведский исследовательский совет. Результаты исследования опубликованы в журнале «Science».
Оригинальная публикация
Б. Заремба, А. Фаллахшахруди, К. Шнайдер, Й. Шмидт, И. Сарропулос, Э. Леушкин, Б. Берки, Э. Ван Пук, П. Йенсен, Р. Сеновилья-Ганзо, Ф. Эрвас-Сотомайор, Н. Трост, Ф. Ламанна, М. Сепп, Ф. Гарсиа-Морено, Х. Кессманн: истоки развития и эволюция типов и структур паллиальных клеток у птиц. Science (опубликовано онлайн 13 февраля 2025 г.), DOI: 10.1126/science.adp5182
Читайте также
Исследование: шум транспорта мешает птицам учиться петь | Пугналом
Радиоволны беспокоят перелетных птиц | Пугналом
