Hidtil har den rådende teori om hjernens udvikling været som følger:
På et tidspunkt adskilte hvirveldyrene sig fra deres nærmeste slægtninge; de hvirvelløse sækdyr og lancetfiskene. Efter det blev grundlaget for det, der i dag er hjernen, udviklet.
I hovedsagen drejer det sig om tre signalområder i fostret, som styrer udviklingen af forhjernen, midthjernen og baghjernen.
Men et studie i sidste uges Nature viser, at en ganske beskeden skabning, en orm som lever nedgravet i mudder på havets bund, også har disse tre områder som foster.
Alligevel har den ingen hjerne. Forskerne kalder områderne for hjernens stillads.
»Dette vil forandre, hvordan vi tænker om hjernens evolution,« siger Chris Lowe, evolutionsbiolog og en af studiets forfattere, til NatureNews.
Rundt om evolutionstræet
Først lidt grundlæggende om livets udvikling:
Rygstrengsdyrene er en dyregruppe, som omfatter både hvirveldyrene – som har en fuldt udviklet rygrad – og også lancetfiskene og sækdyrene, som har rygmarv, men ikke selve skelettet rundt om.
Hvirveldyrene har en tredelt hjerne, lancetfiskene og sækdyrene har det ikke.
Et hak længere nede på udviklingstræet finder vi enteropneustrene, eller agernormene. På engelsk kaldes den ’acorn worm’. Det er fordi den har et agernlignende påhæng for enden af kroppen, som den bruger til at opfatte omverdenen med.
Agernormen tilhører gruppen hemichordata, og er altså et mellemled mellem rygstrengsdyrene og alle de andre hvirvelløse dyr. Agernormen har heller ikke en tredelt hjerne, faktisk har den ikke en hjerne i det hele taget, men den har altså teknisk set grundlaget for en hjerne.
De samme proteiner giver hudhjerne
Ved at gøre enkelte proteiner selvlysende i agernormfostre, har forskerne fra Marine Biological Laboratory (MBL) i Woods Hole og fra University of Chicago kunnet følge med i, hvilke proteiner, der vises hvor i ormens udvikling.
Overraskende nok viste det sig, at ormens gener laver de samme proteinkombinationer på de samme steder, som proteinerne laver i for eksempel løvers og giraffers fostre.
Resultaterne er imidlertid ret forskellige:
Mens mennesker og hunde og hajer udvikler en hjerne, dannes der bare nogle enkelte nerveceller i huden på agernormen. Den har dermed det, forskerne kalder en ’hudhjerne’.
Tegner evolutionstræet på ny
Tidligere har forskerne antaget, at grundlaget for hjernen for første og eneste gang blev lagt efter at hvirveldyrene skilte sig ud som en egen gruppe af rygstrengsdyr. Men det stemmer altså ikke.
Stilladset, signalcentrene, opstod længe før.
Grundtegningen blev faktisk tegnet allerede før hemichordaterne og rygstrengsdyrene skilte sig ad. En eller anden ukendt krabat har altså levet på jorden med mulighed for at skaffe sig en hjerne, og den er forfader til både enteropneusterne, sækdyrene, lancetfiskene og menneskene.
På illustration 2 kan du se, hvordan evolutionsbiologerne nu tror, at hjernens stillads først blev udviklet.
Umuligt at det er tilfældigt
»Jeg forventer, at forskellige dyr har nogle af de samme gener, men det var ganske overraskende, at disse gener vises som proteiner i de samme signalcentre, og i de tilsvarende områder i kroppen,« kommenterer evolutionsbiologen Cliff Tabin ved Harvard Medical School til Nature News.
Han har ikke selv været med til studiet, men Cliff Tabin mener, at det er umuligt, at disse ligheder i fosterudviklingen skyldes tilfældigheder.
Det nye studie ændrer også sækdyrenes og lancetfiskenes udviklingshistorie:
Det er sandsynligvis ikke sådan, at de aldrig udviklede et hjernestillads, men heller ikke, at de engang havde disse centre, og så mistede dem igen.
»Det betyder, at dette underlige, svampede havdyr kan være vældigt informativt, når vi forsøger at forstå hvirveldyrenes evolution og genetik. Det er helt uventet,« siger studiets hovedforfatter Ariel Pani i en pressemeddelelse fra MBL.
Én ting, det nye studie ikke giver svar på, er hvad agernormen bruger sine signalcentre til. Chris Lowe tror, at de muligvis hjælper til i udformningen af nerver og væv, som omgiver centrene.
© forskning.no Oversættelse: Julie M. Ingemansson
