קיפודי ים חוללו מהפכה בהבנת הביולוגים בהתפתחות המוח

מדענים ממוזיאון ברלין להיסטוריה של הטבע פרסמו מאמר ב-Science Advances המראים שלקיפודי ים יש מערכת עצבים הרבה יותר מורכבת ממה שחשבו בעבר.

חוקרים גילו שגופם מתפקד כמרכז עצבים אחד, עם רשת עצבים נרחבת ותאים רגישים לאור המזכירים את מבנה העין האנושית.

ראש בכל הגוף

קיפוד הים במבט ראשון הוא תושב פשוט וקוצני של קרקעית הים, אשר מסתבר שהוא בעצם "המוח של הגוף כולו". רשת עצבים נרחבת מכסה את כל חלקי הגוף וקולטני פוטו מיוחדים על פני השטח מאפשרים לאורגניזם לחוש אור. מבנה זה הופך את קיפודי הים לדוגמא יוצאת דופן של בעל חיים עם תפקוד מוחי המופץ בכל הגוף ולא מרוכז באזור מרכזי אחד.

באמצעות שיטות מודרניות לניתוח תאים בודדים ולחקור פעילות גנים, מדענים גילו שלגוף של קיפודי ים בוגרים יש מבנה יוצא דופן. כמעט כל הגוף מתפקד כ"ראש": גנים המעצבים את הגוף אצל בעלי חיים אחרים פעילים בקיפודי ים רק באיברים פנימיים, כמו המעיים ומערכת כלי הדם במים. אין להם חלקי גוף אמיתיים – כל גופם מכוסה ברשת של עצבים מסועפים ותאים רגישים לאור.

החוקרים מדגישים כי הרשת העצבית של קיפוד הים אינה כאוטית. זהו מבנה מאורגן מאוד עם סוגים רבים של נוירונים ונוירופפטידים המסוגלים לבצע פונקציות איתות מורכבות.

ארגון מחדש רדיקלי של הגוף

תכונה מיוחדת של קיפודי ים וקרוביהם כמו כוכבי ים היא השינוי בסימטריה במהלך ההתפתחות. בתחילה, לבעלי חיים אלה יש סימטריה דו-צדדית, אך כשהם מתבגרים, הם עוברים "מטמורפוזה רדיקלית", ויוצרים מבנה של חמש קרניים.

חוקרים התעניינו כיצד גנום אחד יכול לתמוך בשתי תוכניות גוף שונות מאוד. כדי לעשות זאת, הם חקרו קיפודי ים מיד לאחר המטמורפוזה, וקבעו אילו תאים וגנים גרמו לשינויים דרמטיים כאלה. מסתבר שלרשתות עצביות מסועפות יש תפקיד חשוב.

אור ותחושת שלווה

קולטני צילום על פני השטח של קיפודי ים מעידים על כך שבעלי החיים מסוגלים לחוש אור, וצבירי העצבים שלהם מתפקדים כמו מוח מבוזר. תאים אלה יכולים לשלב חלבונים שונים כדי לחוש ולעבד אותות אור.

הבנה חדשה של אבולוציה

עבודתם של החוקרים מוכיחה כי האבולוציה של מערכת העצבים יכולה ללכת בדרכים שונות. קיפודי ים מראים שתפקודים קוגניטיביים ועיבוד מידע מורכבים יכולים להתקיים ללא מוח מרכזי. רשת מבוזרת של נוירונים ונוכחות קולטני אור מספקים תיאום תנועה, תגובה לאור, ואולי תפיסה מורכבת יותר של הסביבה ממה שניתן היה לצפות.

המדענים מציינים כי הגילוי שלהם הוא רק ההתחלה. המדע עדיין לא יודע הרבה על היכולות החושיות והקוגניטיביות של קיפודי ים.