Общее нервной системы насекомых и позвоночных

Специалисты Института эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН под руководством академика В. Л. Свидерского, работая со стрекозами, впервые исследовали тонкое строение грибовидных тел — одного из основных отделов головного мозга насекомых. Ученые пришли к выводу, что строение и функции грибовидных тел стрекоз имеют много общего с некоторыми структурами головного мозга позвоночных.

Грибовидные тела ранее исследовались у медоносной пчелы, домашней мухи и американского таракана; получены достаточно противоречивые данные об их структуре и функциях. Но стрекозы, древнейшие на Земле насекомые, да и вообще сухопутные высокоорганизованные животные, до сих пор оставались вне поля зрения ученых. Между тем, стрекозы — уникальный объект исследования. Они обладают, с одной стороны, примитивными, с другой — эволюционно продвинутыми чертами строения.

Российские исследователи считают, что грибовидные тела стрекоз отвечают за зрение и планирование движений. Без хорошего зрения стрекозы бы пропали. Они ловят добычу на лету на большой скорости, поэтому очень важно, чтобы информация о потенциальном объекте охоты поступала в высшие центры как можно быстрее. Если задержка в передаче информации составит всего 2-3 мс, стрекоза за это время переместится в воздухе на 2–6 см, а такое расстояние равносильно промаху.

Выяснилось, однако, что грибовидные тела — не конечный пункт обработки зрительной информации. Исследователи работали с личинками стрекоз последнего возраста, которые имеют уже вполне сформировавшуюся нервную систему. Наркотизированной личинке вводили краситель, через некоторое время вскрывали ее и наблюдали прокрашенные клетки нервной системы. Ученые впервые обнаружили нервные пути, по которым сигналы из грибовидных тел могут поступать в другой отдел нервной системы — подглоточный ганглий.

Это означает, что в управлении движениями у насекомых, как и у других высокоорганизованных животных, существует иерархия. Такое разделение функций внутри центральной нервной системы биологически выгодно, так как освобождает головной мозг для выполнения наиболее сложных функций, связанных с условно-рефлекторной деятельностью, памятью и т. п. Для насекомых это особенно важно, поскольку число нейронов у них ограничено. Поэтому каждый нейрон, каждый нервный узел совмещает несколько функций. Так и грибовидное тело не только обеспечивает насекомое зрительной или обонятельной информацией. По некоторым данным, оно отвечает за память насекомых, позволяет им планировать сложные движения и даже осуществлять интеллектуальные действия. Иными словами, грибовидные тела выполняют функции, которые у позвоночных мы бы отнесли к компетенции высших образований головного мозга. По-видимому, насекомые и позвоночные решали стоящие перед ними эволюционные проблемы сходным образом.

Исследование выполнено при поддержке РФФИ; его результаты опубликованы в последнем номере «Журнала эволюционной биохимии и физиологии» за 2004 год.