Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2021, T. 71, № 3, стр. 342-353

Развитие и строение нервной системы у форонид: эволюционная значимость

Е. Н. Темерева 12***

1 Кафедра зоологии беспозвоночных, Биологический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

2 Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”
Москва, Россия

* E-mail: etemereva@hse.ru
** E-mail: temereva@mail.ru

Поступила в редакцию 27.11.2020
После доработки 22.01.2021
Принята к публикации 02.03.2021

Аннотация

Развитие и строение нервной системы традиционно используется для филогенетического анализа и реконструкции эволюционных событий. Форониды – необычная группа первичноротых животных, чьи черты организации и развития сходны с таковыми у вторичноротых животных. В настоящей работе приводится краткое описание развития и строения нервной системы у форонид на основании опубликованных результатов. Анализ имеющихся данных позволяет предполагать, что у общего предка Bilateria нервная система включала и нервный центр, и нервный плексус. Важно отметить, что нервный центр предка Bilateria гомологичен аборальному органу радиально-симметричных бластул и гаструл современных представителей группы, тогда как апикальный орган билатерально-симметричных ресничных личинок появляется как новообразование для жизни в планктоне, связи с родительскими особями и метаморфоза. Именно поэтому апикальный орган исчезает в ходе метаморфоза у большинства первичноротых и у всех вторичноротых.

Ключевые слова: аборальный орган, апикальный орган, ресничные личинки, эволюция, общий предок Bilateria

DOI: 10.31857/S0044467721030114

Список литературы

  1. Воронежская Е., Ивашкин Е. Пионерные нейроны: основа или лимитирующий фактор разнообразия нервных систем Lophotrochozoa. Онтогенез. 2010. 41 (6): 403–413.

  2. Воронежская Е.Е., Незлин Л.П., Хабарова М.Ю. “Что говорят улитки своим личинкам”. Природа. 2008. 2: 14–22.

  3. Лагутенко Ю.П. Клеточная организация афферентного звена в кожном нервном плексусе метасомы форонид (Tentaculata, Phoronidea). Журн. эвол. биохим. физиол. 1996. 32 (4): 440–447.

  4. Лагутенко Ю.П. Система двигательных нейронов в кожном нервном слое (плексусе) форонид (Tentaculata, Phoronidea). Журн. эвол. биохим. и физиол. 1997. 33 (2): 218–227.

  5. Лагутенко Ю.П. Интерневральная система в кожном нервном плексусе форонид (Tentaculata, Phoronidea) и проблема возникновения ассоциативной связи у низших Bilateria. Журн. эвол. биохим. физиол. 1998. 33 (1): 64–75.

  6. Лагутенко Ю.П. Ранние формы эволюции базиэпидермального нервного сплетения Bilateria как возможное свидетельство первичного разнообразия его исходного строения. Журн. эвол. биохим. физиол. 2002. 38 (3): 354–363.

  7. Малахов В.В., Богомолова Е.В., Кузьмина Т.В., Темерева Е.Н. Эволюция жизненных циклов Metazoa и происхождение пелагических личинок. Онтогенез. 2019. 50 (6): 383–397.

  8. Незлин Л.П. Золотой век сравнительной морфологии: лазерная сканирующая микроскопия и нейрогенез трохофорных животных. Онтогенез. 2010. 41: 370–380.

  9. Темерева Е.Н., Малахов В.В. Кровеносная система личинок форонид. Докл. Акад. наук. 2000. 375 (5): 712–714.

  10. Темерева Е.Н., Малахов В.В. Микроскопическая анатомия и ультраструктура нервной системы Phoronopsis harmeri Pixell, 1912 (Lophophorata, Phoronida). Биол. моря. 2009. 35 (5): 388–404.

  11. Arendt D., Denes A.S., Jekely G., Tessmar-Raible K. The evolution of nervous system centralization. Phil. Trans. Roy. Soc.: Biol. Sci. 2008. 363: 1523–1528.

  12. Beckers P., Helm C., Purschke G., Worsaae K., Hutchings P., Bartolomaeus Th. The central nervous system of Oweniidae (Annelida) and its implications for the structure of the ancestral annelid brain. Frontiers in Zoology (2019) 16 (6): https://doi.org/10.1186/s12983-019-0305-1

  13. Bullock H., Horridge G.A. Structure and function in the nervous system of invertebrates (Vol. 1). San Francisco: W.H. Freeman, 1965. 1719 pp.

  14. Fernández I., Pardos F., Benito J., Roldan C. Ultrastructural observation on the phoronid nervous system. J. Morphol. 1996. 230: 265–281.

  15. Hay-Schmidt A. The nervous system of the actinotroch larva of Phoronis muelleri (Phoronida). Zoomorphol. 1989. 108: 333–351.

  16. Hay-Schmidt A. Catecholamine-containing, serotonin-lake and FMRFamide-like immunoreactive neurons and processes in the nervous system of the early actinotroch larva of Phoronis vancouverensis (Phoronida): distribution and development. Can. J. Zool. 1990a. 68 (7): 1525–1536.

  17. Hay-Schmidt A. Distribution of catecholamine containing, serotonin-like and neuropeptide FMRFamide-like immunoreactive neurons and processes in the nervous system of the actinotroch larva of Phoronis muelleri (Phoronida). Cell and Tissue Res. 1990b. 259: 105–118.

  18. Hay-Schmidt A. The evolution of the serotonergic nervous system. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biol. Sci. 2000. 267: 1071–1079.

  19. Helm C., Vöcking O., Kourtesis I., Hausen H. Owenia fusiformis – a basally branching annelid suitable for studying ancestral features of annelid neural development. BMC Evol. Biol. 2016. 16: 1–19. https://doi.org/10.1186/s12862-016-0690-4

  20. Helm C., Karl A., Beckers P., Kaul-strehlow S., Ulbricht E., Kourtesis I., Kuhrt H., Hausen H., Bartolomaeus Th., Reichenbach F., Bleidorn Ch. Early evolution of radial glial cells in Bilateria. Proc. R. Soc. B. 2017. 284 (20170743). https://doi.org/10.1098/rspb.2017.0743

  21. Hyman L.H. Phoronida. The invertebrates. V. 5. Smaller coelomate groups. Ed. Boell E.J. New York: McGraw-Hill, 1959. 228–274 pp.

  22. Kocot K.M., Struck T.H., Merkel L., Waits D.S., Todt C., Brannock P.M., Weese D.A., Cannon J.T., Moroz L.L., Lieb B., Halanych K.M. Phylogenomics of Lophotrochozoa with consideration of systematic error. Syst. Biol. 2018. 66 (2): 256–282.

  23. Kuzmina T.V., Temereva E.N. Ultrastructure of ganglia in the brachiopod Coptothyris grayi and its phylogenetic significance. J. Zool. Syst. Evol. Res. 2021. 59 (2): 376–386.

  24. Lacalli T.C. Structure and organization of the nervous system in the actinotroch larva of Phoronis vancouverensis. Phil. Trans. Roy. Soc. 1991. 327: 655–685.

  25. Magarlamov T.Y., Dyachuk V., Chernyshev A.V. Does the frontal sensory organ in adults of the hoplonemertean Quasitetrastemma stimpsoni originate from the larval apical organ? Front. Zool. 2020. 17: 2. https://doi.org/10.1186/s12983-019-0347-4

  26. Marlow H., Tosches M.A., Tomer R., Steinmetz P., Lauri A., Larsson T., Arendt D. Larval body patterning and apical organs are conserved in animal evolution. BMC Biol. 2014. 12 (7). https://doi.org/10.1186/1741-7007-12-7

  27. Martín-Durán J.M., Hejnol A. A developmental perspective on the evolution of the nervous system. Dev. Biol. 2019. https://doi.org/10.1016/j.ydbio.2019.10.003

  28. Nomaksteinsky M., Roettinger E., Dufour H.D., Chettouh Z., Lowe C.J., Martindale M.Q., Brunet J.F. Centralization of the deuterostome nervous system predates chordates. Curr. Biol. 2009. 19: 1264–1269.

  29. Richter S., Loesel R., Purschke G., Schmidt-Rhaesa A., Scholtz G., Stach T., Vogt L., Wanninger A., Brenneis G., Döring C., Faller S., Fritsch M., Grobe P., Heuer C.M., Kaul S., Møller O.S., Müller C., VRieger V., Rothe B., Stegner M., Harzch S. Invertebrate neurophylogeny: suggested terms and definitions for a neuroanatomical glossary. Front. Zool. 2010. 7 (1): 29.

  30. Santagata S. Structure and metamorphic remodeling of the larval nervous system and musculature of Phoronis pallida (Phoronida). Evol. Dev. 2002. 4: 28–42.

  31. Santagata S. A waterborne behavioral cue for the actinotroch larva of Phoronis pallida (Phoronida) produced by Upogebia pugettensis (Decapoda: Thalassinidea). Biol. Bull. 2004. 207: 103–115.

  32. Santagata S., Zimmer R.L. Comparison of the neuromuscular system among actinotroch larvae: Systematic and evolutionary implication. Evol. Dev. 2002. 4: 43–54.

  33. Schmidt-Rhaesa A. The evolution of organ systems. Oxford: Oxford University Press, 2007. 365 pp.

  34. Selys-Longchamps. Phoronis. Fauna Flora Golf Neapel. 1907. 30: 1–280 (1907).

  35. Silén L. On the nervous system of Phoronis. Ark. Zool. 1954b. 6: 1–40.

  36. Sonnleitner B., Schwaha T., Wanninger A. Inter- and intraspecific plasticity in distribution patterns of immunoreactive compounds in actinotroch larvae of Phoronida (Lophotrochozoa). J. Zool. Syst. Evol. 2014. 52 (1): 1–14.

  37. Temereva E.N. Ventral nerve cord in Phoronopsis harmeri larvae. J. Exp. Zool. Part B, Mol. Dev. Evol. 2012. 318: 26–34.

  38. Temereva E. Phoronida. Structure and evolution of invertebrate nervous systems. Eds. Schmidt-Rhaesa A., Harzsch S., Purschke G. London, UK: Oxford University Press, 2015. 351–359 pp.

  39. Temereva E.N. Ground plan of the larval nervous system in phoronids: Evidence from larvae of viviparous phoronid. Evol. Dev. 2017a. 19: 171–189.

  40. Temereva E.N. Innervation of the lophophore suggests that the phoronid Phoronis ovalis is a link between phoronids and bryozoans. Sci. Rep. 2017b. 7 (1): 1–16.

  41. Temereva E.N. Morphology evidences the lophophorates monophyly: brief review of studies on the lophophore innervation. Invertebr. Zool. 2017c. 14: 85–91.

  42. Temereva E.N. First data on the organization of the nervous system in juveniles of Novocrania anomala (Brachiopoda, Craniiformea). Sci. Rep. 2020. 10 (1): 1–15.

  43. Temereva E.N., Chichvarkhin A. A new phoronid species, Phoronis embryolabi, with a novel type of development, and consideration of phoronid taxonomy and DNA barcoding. Invertebr. Syst. 2017. 31: 65–84.

  44. Temereva E.N., Kosevich I.A. The nervous system of the lophophore in the ctenostome Amathia gracilis provides insight into the morphology of ancestral ectoprocts and the monophyly of the lophophorates. BMC Evol. Biology. 2016. 16: 1–24. https://doi.org/10.1186/s1286

  45. Temereva E.N., Malakhov V.V. Embryogenesis in phoronids. Invertebr. Zool. 2012. 9 (1): 1–39.

  46. Temereva E.N., Malakhov V.V. Metamorphic remodeling of morphology and the body cavity in Phoronopsis harmeri (Lophotrochozoa, Phoronida): The evolution of the phoronid body plan and life cycle. BMC Evol. Biol. 2015. 15: 1–28. https://doi.org/10.1186/s12862-015-0504-0

  47. Temereva E.N., Tsitrin E.B. Development, organization, and remodeling of phoronid muscles from embryo to metamorphosis (Lophotrochozoa: Phoronida). BMC Dev. Biol. 2013. 13: 1–24. https://doi.org/10.1186/1471-213X-13-14

  48. Temereva E.N., Tsitrin E.B. Organization and metamorphic remodeling of the nervous system in juveniles of Phoronopsis harmeri (Phoronida): Insights into evolution of the bilaterian nervous system. Front. Zool. 2014a. 11: 1–25. https://doi.org/10.1186/1742-9994-11-35

  49. Temereva E.N., Tsitrin E.B. Development and organization of the larval nervous system in Phoronopsis harmeri: New insights into phoronid phylogeny. Front. Zool. 2014b. 11 (1): 3. https://doi.org/10.1186/1742-9994-11-3

  50. Temereva E.N., Tsitrin E.B. Modern Data on the Innervation of the Lophophore in Lingula anatina (Brachiopoda) Support the Monophyly of the Lophophorates. PLoS One. 2015. 10: 1–29. https://doi.org/10.1371/journ

  51. Temereva E., Wanninger A. Development of the nervous system in Phoronopsis harmeri (Lophotrochozoa, Phoronida) reveals both deuterostome- and trochozoan-like features. BMC Evol. Biol. 2012. 12: 121. https://doi.org/10.1186/1471-2148-12-121

  52. Zimmer R.L. Reproductive biology and development of Phoronida. Ann Arbor: University Microfilm, 1964. 416 pp.

Дополнительные материалы отсутствуют.