Чувства: Нейробиология сенсорного восприятия

3.2 Как делать циклопов

Сигнальная молекула Sonic Hedgehog (Shh) создает градиент в эмбрионе позвоночных, который контролирует ряд генов, определяющих тип клеток в развивающемся мозге и черепе. На рисунке показан градиент на самой выступающей части лица. Светло-сероватые полосы на диаграммах показывают, где Shh экспрессируется. На крайнем левом изображении этот сигнальный белок включен на полную мощность у нормально развивающегося эмбриона. Он сигнализирует о производстве всех белков, и все они производятся (белый, светло-серый, темно-серый и черный), тогда место для нормального развития глаз образуется где и следует – выше черного белка. Ближайший к Shh серый белок для экспрессии нуждается в наибольшем количестве Shh, а белку других оттенков серого, а также белому и черному белкам необходимы промежуточные количества Shh. На втором изображении часть Shh убрана. Когда это происходит, светло-серый белок, ближайший к белку Shh, не экспрессируется, как показано на третьей панели. По мере того как Shh уменьшается, белые, светло-серые и черные гены не получают достаточного количества Shh для включения, и поэтому их активность снижается, как показано на четвертом изображении. Пятое изображение демонстрирует результат, когда весь градиент Shh удален, а на шестом мы видим, что поле, где располагается глаз, переместилось в самую нижнюю часть развивающегося мозга и один глаз перекрывает другой, создавая существо, похожее на циклопа.

Рис. 3.2. Вот как Томас Джессел объясняет расположение глаз на лице при помощи градиента сигнального механизма Hedgehog. По-разному закрашенные точки представляют четыре белка, которые необходимы для нормального размещения глаз на лице. Серые полосы в нижней части развивающегося мозга представляют собой количество выраженных генов Shh, контролирующих выработку четырех белков. Место, где на рисунке изображены глаза, представляет их конечное положение после развития

Феномен циклопа действительно наблюдается в природе. Крупный рогатый скот и овцы, питающиеся чемерицей (растением рода Veratrum), поглощают большое количество алкалоидов, содержащихся в ней. Как выяснилось, эти алкалоиды блокируют выработку белка в сигнальном пути Hedgehog, создавая ситуацию, показанную на крайнем правом рисунке. Циклопы, появляющиеся среди этих животных из-за снижения производства белка Shh, поразительны, и этот природный феномен помогает нам воочию убедиться в том, как могло бы развиваться расположение глаз у позвоночных. Много генов участвует в формировании нервной системы в голове и глазах, таким образом влияя на расположение глаз. А настройка сигналов, с которыми эти гены взаимодействуют, представляют собой логичный и продуктивный способ осмыслить, как природа может изменить поле зрения. Человеческое развитие остановилось на конкретном поле зрения, тесно связанном с эволюцией нервной системы и глаз, и в итоге мы имеем то, что имеем, – относительно ничтожное поле зрения. Приходится признать: наше поле зрения по сравнению с другими животными, прямо скажем, так себе, но по крайней мере мы знаем почему.

4. Дело вкуса (и запаха) Восприятие вкуса и запаха у животных

В стране скунсов правит тот, у кого заложен нос.

Крис Фарли, комик