Ученые нашли необычное разнообразие в строении мозга лучеперых рыб
Ученые показали, что у лучеперых рыб мозг часто занимает лишь часть полости черепа. Это меняет подход к изучению ископаемых рыб и эволюции мозга позвоночных.
Источник: Новости науки и Rodrigo Figueroa (PRSB 2026). Вариации формы и соответствие между мозгом (розовый) и эндокринной системой (бежевый) у современных лучеперых рыб представлены на эволюционном древе. Цвета ветвей представляют коэффициент эндокринной системы мозга. Кружочки на концах представляют сложность эндокринной системы.
МОСКВА, 7 мая. /Новости науки/. Мозг лучеперых рыб оказался гораздо более разнообразным по размеру и форме, чем считалось ранее. У некоторых видов он занимает менее 5% внутренней полости черепа, тогда как у млекопитающих и многих других позвоночных мозг обычно почти полностью заполняет это пространство. К такому выводу пришли ученые из Гарвардского университета, сообщила пресс-служба вуза.
Лучеперые рыбы — самая крупная группа современных рыб. К ней относятся лосось, тунец, форель, золотая рыбка и многие другие виды. Всего ученым известно около 35 тыс. таких видов. Они живут в самых разных условиях: от морских глубин до горных рек, пойм Амазонки и пустынных водоемов.
Несмотря на это, мозг лучеперых рыб изучен хуже, чем мозг млекопитающих, птиц или небольшого числа модельных организмов, например данио-рерио. Новая работа, опубликованная в журнале Proceedings of the Royal Society B, должна закрыть часть этого пробела.
Авторы исследования с помощью компьютерной томографии изучили головы 87 видов лучеперых рыб из более чем 70 семейств. Так они получили трехмерные данные о строении мозга и эндокаста — внутреннего слепка черепной полости. Именно по эндокастам палеонтологи часто пытаются судить о мозге вымерших животных.
У многих позвоночных мозг плотно прилегает к черепу, поэтому форма черепной полости хорошо отражает форму мозга. У лучеперых рыб это часто не так. У большинства изученных видов мозг занимал около 40–50% внутренней полости черепа, но у некоторых — менее 5%.
«Если отсканировать череп млекопитающего и сделать копию мозга по внутренней полости, она будет очень похожа на настоящий мозг. У этих рыб все иначе: есть маленькие мозги, большие мозги, гладкие мозги и сложно устроенные мозги. Масштаб разнообразия поражает», — сказала соавтор работы, профессор Гарвардского университета Стефани Пирс.
Свободное место в черепе рыб не пустует. Его занимают спинномозговая жидкость, кровеносные сосуды, а у некоторых видов — особые ткани, связанные с кроветворением и иммунной системой. По словам Фигероа, такие ткани могут работать как защитная «подушка» вокруг небольшого мозга. Это особенно важно для видов, которые живут на глубине и сталкиваются с высоким давлением.
Статистический анализ показал связь между строением мозга и глубиной обитания. Глубоководные рыбы чаще имели маленький мозг по отношению к размеру черепной полости. Это касалось как придонных видов, так и рыб, которые живут в толще воды.
Ученые также проследили, как меняется соотношение мозга и черепной полости с возрастом. У амии, древней группы пресноводных рыб, мозг у мальков почти полностью заполняет черепную полость, но у взрослых особей занимает только 20–30%. У латимерии, которую часто называют «живым ископаемым», этот контраст еще сильнее: у молодых особей мозг почти заполняет полость черепа, а у взрослых занимает около 4%.
Авторы считают, что работа важна не только для нейробиологии, но и для палеонтологии. Она показывает, что по черепной полости ископаемой рыбы нельзя автоматически восстанавливать форму и размер ее мозга. У рыб мозг и череп могли развиваться разными путями.
Лучеперые рыбы — самая крупная группа современных рыб. К ней относятся лосось, тунец, форель, золотая рыбка и многие другие виды. Всего ученым известно около 35 тыс. таких видов. Они живут в самых разных условиях: от морских глубин до горных рек, пойм Амазонки и пустынных водоемов.
Несмотря на это, мозг лучеперых рыб изучен хуже, чем мозг млекопитающих, птиц или небольшого числа модельных организмов, например данио-рерио. Новая работа, опубликованная в журнале Proceedings of the Royal Society B, должна закрыть часть этого пробела.
Авторы исследования с помощью компьютерной томографии изучили головы 87 видов лучеперых рыб из более чем 70 семейств. Так они получили трехмерные данные о строении мозга и эндокаста — внутреннего слепка черепной полости. Именно по эндокастам палеонтологи часто пытаются судить о мозге вымерших животных.
У многих позвоночных мозг плотно прилегает к черепу, поэтому форма черепной полости хорошо отражает форму мозга. У лучеперых рыб это часто не так. У большинства изученных видов мозг занимал около 40–50% внутренней полости черепа, но у некоторых — менее 5%.
«Если отсканировать череп млекопитающего и сделать копию мозга по внутренней полости, она будет очень похожа на настоящий мозг. У этих рыб все иначе: есть маленькие мозги, большие мозги, гладкие мозги и сложно устроенные мозги. Масштаб разнообразия поражает», — сказала соавтор работы, профессор Гарвардского университета Стефани Пирс.
Свободное место в черепе рыб не пустует. Его занимают спинномозговая жидкость, кровеносные сосуды, а у некоторых видов — особые ткани, связанные с кроветворением и иммунной системой. По словам Фигероа, такие ткани могут работать как защитная «подушка» вокруг небольшого мозга. Это особенно важно для видов, которые живут на глубине и сталкиваются с высоким давлением.
Статистический анализ показал связь между строением мозга и глубиной обитания. Глубоководные рыбы чаще имели маленький мозг по отношению к размеру черепной полости. Это касалось как придонных видов, так и рыб, которые живут в толще воды.
Ученые также проследили, как меняется соотношение мозга и черепной полости с возрастом. У амии, древней группы пресноводных рыб, мозг у мальков почти полностью заполняет черепную полость, но у взрослых особей занимает только 20–30%. У латимерии, которую часто называют «живым ископаемым», этот контраст еще сильнее: у молодых особей мозг почти заполняет полость черепа, а у взрослых занимает около 4%.
Авторы считают, что работа важна не только для нейробиологии, но и для палеонтологии. Она показывает, что по черепной полости ископаемой рыбы нельзя автоматически восстанавливать форму и размер ее мозга. У рыб мозг и череп могли развиваться разными путями.
