Ribkwal gooit evolutie zenuwstelsel overhoop

Het neurale net van ribkwallen bestaat niet uit individuele cellen maar uit gefuseerde neuronen zonder synapsen, waarmee het de evolutie van het zenuwstelsel overhoop gooit.

Ribkwallen hebben een uniek zenuwstelsel van neuronen die zonder synapsen met elkaar in verbinding staan en communiceren; het neurale net is een gefuseerd geheel van zenuwcellen waartussen de celmembranen zijn verdwenen. Dit in tegenstelling tot het zenuwstelsel van neteldieren en bijna alle andere diersoorten waarbij afzonderlijke cellen via synapsen informatie doorspelen. Het blootgelegde neurale net suggereert een complexere evolutie van het dierlijke zenuwstelsel dan tot nu toe verondersteld. Dat concluderen Noorse, Duitse en Britse biologen 21 april in Science.

Diversiteit
Buiten sponzen (Porifera) en plakdiertjes (Placozoa) – die geen neuronen hebben – is er in het dierenrijk een grote diversiteit aan zenuwstelsels. Ribkwallen (Ctenophora) en neteldieren (Cnidaria) hebben een diffuus netwerk aan neuronen, oftewel een neuraal net, terwijl een centraal zenuwstelsel is weggelegd voor een groot deel van de Bilateria – waartoe de geleedpotigen, gewervelden en bijna alle andere diersoorten behoren.

Sponzen
Achter het ontstaan van die zenuwdiversiteit zat tot voor kort een vrij simpele theorie: sponzen splitsten zich eerst af van alle andere dieren en pas daarna ontstond het zenuwstelsel, dat gedurende de evolutie in complexiteit toenam. Die theorie vertoont de laatste jaren barsten: sponzen blijken genen te hebben die geassocieerd zijn met het functioneren van zenuwstelsels en te beschikken over cellen die communiceren met synapsachtige structuren. Uit fylogenetische analyses blijkt bovendien dat niet sponzen de zustergroep zijn van alle andere dieren, maar mogelijk ribkwallen. Dit zou betekenen dat delen van het zenuwstelsel van ribkwallen onafhankelijk ontstonden van alle andere dieren, terwijl ze in sponzen door de tijd heen juist verdwenen.

Om hier meer inzicht in te krijgen, maken de biologen nu met elektronenmicroscopie een gedetailleerde 3D-reconstructie van het zenuwstelsel van de Amerikaanse ribkwal (Mnemiopsis leidyi). Daaruit blijkt dat het subepitheliale zenuwnet niet bestaat uit individuele cellen, maar uit met elkaar gefuseerde neuronen zonder synapsen. Ribkwallen hebben wel wat synapsen, maar alleen waar het zenuwnet in direct contact staat met effectorcellen, cellen die als reactie op een stimulus een specifieke functie uitvoeren, bijvoorbeeld voor beweging of jacht.

Evolutie
‘Het is opwindend dat zulke fundamentele observaties over dierlijke anatomie nog steeds grote implicaties kunnen hebben voor de studie van dierlijke evolutie’, schrijft de Amerikaanse evolutiebioloog Casey Dunn in bijgevoegd perspective in Science. ‘De bevindingen benadrukken dat de ontwikkeling van het zenuwstelsel niet als één moment in de geschiedenis van de dierlijke evolutie moet worden gezien, maar eerder als de evolutie van veel verschillende losstaande onderdelen waaruit een zenuwstelsel kan bestaan.’