Le meduse pettinate hanno un sistema nervoso bizzarro diverso da qualsiasi altro animale.

Le meduse pettinose gelatinose e luccicanti non sembrano avere molto da nascondere. Ma i loro corpi prevalentemente trasparenti nascondono un sistema nervoso diverso da qualsiasi altro animale noto, hanno riportato i ricercatori nella rivista Science del 21 aprile.

Negli apparati nervosi di ogni cosa, dalle anemoni agli orsi formichieri, gli impulsi elettrici passano tra le cellule nervose, permettendo ai segnali di muoversi da una cellula all'altra. Ma la ragnatela di neuroni dei ctenofori, chiamata rete nervosa, non ha questi distinti punti di connessione, o sinapsi. Invece, la rete nervosa è fusa insieme, con neuroni lunghi e filamentosi che condividono una membrana cellulare, come mostra una nuova mappa tridimensionale della sua struttura.

Anche se la rete nervosa è stata descritta in precedenza, nessuno aveva generato un'immagine ad alta risoluzione e dettagliata di essa.

È possibile che il tessuto bizzarro rappresenti una seconda origine evolutiva indipendente di un sistema nervoso, affermano Pawel Burkhardt, un neurobiologo comparativo dell'Università di Bergen in Norvegia, e i colleghi.

Superficialmente simili alle meduse, i ctenofori sono spesso chiamati meduse pettinate perché nuotano usando file di pettini simili a peli. L'enigmatico phylum è considerato uno dei primi a diramarsi nell'albero della vita animale. Pertanto, il possesso di un sistema nervoso semplice da parte dei ctenofori è stato di particolare interesse per i ricercatori interessati a come si sono evoluti tali sistemi.

La ricerca genetica precedente aveva suggerito l'eccezionalità del sistema nervoso dei ctenofori. Ad esempio, uno studio del 2018 non è riuscito a trovare un tipo di cellula nei ctenofori con una firma genetica che corrispondeva a neuroni riconoscibili, dice Burkhardt.

Burkhardt, insieme alla neurobiologa Maike Kittelmann dell'Università di Oxford Brookes in Inghilterra e ai colleghi, hanno esaminato giovani cucumi di mare (Mnemiopsis leidyi) utilizzando microscopi elettronici, compilando molte immagini per ricostruire l'intera struttura di rete. La loro mappa tridimensionale di un cucumare di mare di un giorno ha rivelato la strana fusione priva di sinapsi tra i cinque neuroni che componevano la rete del minuscolo ctenoforo.

Il punto di vista convenzionale è che i neuroni e il resto del sistema nervoso si sono evoluti una volta solo nella storia evolutiva degli animali. Ma data questa "architettura unica" e la posizione antica dei ctenofori nel regno animale, questo solleva la possibilità che le cellule nervose siano effettivamente evolute due volte, dice Burkhardt. "Penso che sia eccitante".

Ma aggiunge che servono ulteriori ricerche, soprattutto sullo sviluppo di questi neuroni, per aiutare a verificare la loro origine evolutiva.

Le origini del sistema nervoso animale sono un'area oscura della ricerca. Le spugne, i competitori tradizionali per il titolo di animale più antico, non hanno un sistema nervoso, né muscoli o proteine visive fondamentali chiamate opsine, per quello che conta. Ma ci sono prove crescenti che i ctenofori siano effettivamente il gruppo di animali più antico, ancora più vecchi delle spugne.

Se i ctenofori sorgessero per primi, "implica che le spugne abbiano perso un massiccio numero di caratteristiche, o che i ctenofori le abbiano effettivamente evolute tutte indipendentemente", dice Graham Budd, un paleobiologo presso l'Università di Uppsala in Svezia che non ha preso parte alla ricerca.

Se le spugne sorgessero per prime, è ancora possibile che i ctenofori abbiano evoluto la loro rete nervosa in modo indipendente anziché ereditarla da un antenato di neuronio, afferma Burkhardt. I ctenofori hanno altri neuroni al di fuori della rete nervosa, come i neuroni mesogleali incorporati nello strato corporeo gelatinoso di un ctenoforo e le cellule sensoriali, queste ultime delle quali potrebbero comunicare con la rete nervosa per regolare il battito dei pettini. Quindi, è possibile che siano un mosaico di due sistemi nervosi di diverse origini evolutive.

Ma Joseph Ryan, un bioinformatico dell'Università della Florida a Gainesville, non ritiene che i risultati indichino necessariamente l'evoluzione parallela di un sistema nervoso. Data l'età dei ctenofori, in particolare se sono più vecchi delle spugne, il sistema nervoso ancestrale potrebbe aver avuto a sufficienza tempo per evolvere in qualcosa di strano e altamente specializzato, dice Ryan, che non ha preso parte allo studio. "Stiamo affrontando quasi un miliardo di anni di evoluzione. Ci aspettiamo cose strane."

Le scoperte sono "un altro pezzo del puzzle", dice Budd. "Ci sono molte cose che non sappiamo su questi animali piuttosto comuni e abbastanza noti".

Per esempio, non è chiaro come funzioni la rete nervosa. I nostri neuroni utilizzano rapidi cambiamenti di voltaggio attraverso le loro membrane cellulari per inviare segnali, ma la rete nervosa potrebbe funzionare in modo molto diverso, dice Burkhardt. Ci sono segnalazioni di sistemi potenzialmente simili in altri animali, come le meduse veliche (Velella velella). Studiare questi dettagliatamente, insieme alle reti nervose in altre specie di ctenofori, potrebbe determinare quanto insolito sia questo sistema nervoso senza sinapsi.