Hvad skal man med et nervesystem?

Nervesystemet er det, der gør, at vi kan fornemme vores omgivelser og agere i omverdenen. Alle vores tanker, sanser, handlinger og bevægelser er baseret på det.

Det samme gælder alle andre dyr, vi er i kontakt med: hunde, heste, søstjerner, myrer, regnorme og selv så simple dyr som koraller og vandmænd.

Det er svært at forstille sig, hvordan et dyr ville kunne klare sig uden et nervesystem.

Og dog må nervesystemet også have udviklet sig gradvist i nogle af de første dyr. Det er her Trichoplax kommer ind i billedet.

En klistret behåret plade

Trichoplax tilhører dyreriget i rækken Placozoa og er et af de mest primitive dyr, der findes. Den består derfor af mange celler og er ikke beslægtet med amøber, på trods af et lignende udseende.

Opbygningen af Trichoplax kan bedst beskrives som en én mm stor sandwich bestående af to lag overflade-celler med et enkelt lag af indre celler. I alt er der seks celletyper: øvre epitel-celler, nedre epitel-celler, fiber-celler, lipofile celler, kirtel-celler og krystal-celler.

På trods af den simple opbygning har Trichplax evolutionært været en stor succes og har med stor sandsynlighed ikke ændret sig meget i de seneste én milliard år.

Trichplax blev dog først opdaget i 1883 af den tyske marinbiolog F. E. Schulze. Han opdagede en Trichoplax kravlende rundt på indersiden af et saltvandsakvarium.

I de efterfølgende år beskriver Schulze dyret i flere detaljer og giver det videnskabelige navn Trichoplax adhaerens, som betyder klistret behåret plade.

LÆS OGSÅ: Forskere genskaber aktivitet i 28.000 år gamle mammutceller

Sløvt tempo og et mystisk sexliv

Trichoplax lever i vild tilstand på havbunden tæt på kysten i tempererede og tropiske egne.

Trichoplax er ikke et dyr, der har travlt – de bevæger sig sjældent mere end et par centimeter i timen. De har heller ingen grund til det, da de lever af alger og tilsyneladende ikke har mange naturlige fjender.

At finde en partner er heller ikke en presserende sag, da de hovedsageligt formerer sig ved at splitte sig selv i to. Trichoplax' komplette livsscyklus er dog ikke fuldt afklaret, men meget tyder på, at Trichoplax også har sex. Små embryoer er beskrevet i laboratorie-kulturer af Trichoplax, men aldrig større end 128 celler, hvorefter de forgår.

Af disse grunde er Trichoplax også nemme at have i et laboratorium. Og det er der flere og flere forskere verden over, der begynder på.

Trichoplax har nemlig en meget interessant position i dyrenes evolutionshistorie.

LÆS OGSÅ: Sådan bliver én celle til et helt dyr

Ingen nerveceller – hvordan kan det lade sig gøre?

For snart 10 år siden blev Trichoplax' genom sekventeret, så man kunne undersøge, hvilke gener Trichoplax besidder.

Det viste sig, at Trichoplax besidder et af de allermindste genomer, der er blevet undersøgt. Men højst overraskende viste det sig også, at Trichoplax besidder stort set al det maskineri, der skal til for at kunne have et fungerende nervesystem.

Der er imidlertid ét problem: Når man kigger på Trichoplax i et mikroskop, er der ingen tegn på, at der er nerveceller.

På trods af mangel på et nervesystem er Trichoplax dog i stand til at udføre ret kompleks adfærd – sådan relativt set.

Trichoplax kan for eksempel bevæge sig, fornemme tilstedeværelsen af føde, stoppe op og fortære alger samt fornemme tyngdekraften.

Det lyder måske meget simpelt, men i forhold til hvad Trichoplax har at gøre godt med, er det ret godt gået. Husk på, hvor essentielt nervesystemet er for alle andre dyr; uden det ville vi ikke have sanser, tanker eller handlinger.

Men hvordan kan de individuelle celler i Trichoplax blive enige om, hvad de skal gøre?

Bevægelse uden muskler

En helt essentiel opgave for et hvilket som helst dyr er at skaffe sig næring. Det gælder også for Trichoplax, der har løst opgaven på en bemærkelsesværdig måde.

Først og fremmest skal Trichoplax finde alger at spise, hvilket den gør ved at bevæge sig rundt i mere eller mindre tilfældige mønstre på havbunden.

Trichoplax bevæger sig dog ikke ved hjælp af muskelsammentrækning, da den ikke har nogen muskler overhovedet. Trichoplax benytter sig derimod af såkaldte cilier.

Cilier er små fimrehår på ydersiden af epitel-cellerne, hvilket giver Trichoplax et 'behåret' ydre. Nogle af vores egne celler har også cilier – for eksempel cellerne i vores lunger, som er med til at fjerne uønskede partikler ved at slå med cilierne og dermed flytte dem.

På en meget tilsvarende måde slår cilierne hos Trichoplax og skaber dermed bevægelse – dog ikke af omgivende partikler, men af Trichoplax selv.

Når Trichoplax før eller siden støder på nogle alger, er det også essentielt, at den stopper med at bevæge sig. Hvordan præcis Trichoplax kan sanse tilstedeværelsen af passende føde er uvist, men det er tydeligt, at de gør det.

LÆS OGSÅ: Moskusoksen: Dyret, der ikke burde eksistere

Trichoplax' celler 'kommunikerer' uden et nervesystem

Men hvordan kan en enkelt celle, der opfanger tilstedeværelse af alger, være i stand til at kommunikere til alle andre celler i dyret, at de skal standse uden et nervesystem?

Videregivelse af information er basalt set det, som nervesystemet har udviklet sig til at gøre, men Trichoplax viser, at der er andre måder at gøre det på.

Det viser sig, at Trichoplax besidder en række signalerings-molekyler, der til forveksling minder meget om visse neurotransmittere i vores nervesystem.
Når en af de såkaldte kirtel-celler sanser tilstedeværelsen af alger, frigiver den et specifikt molekyle, kaldet TadELP, ud i det lille volumen under dyret.

TadELP påvirker cilierne til at holde op med at slå og får dermed dyret til at pause.

Der er bare et problem: Indholdet af TadELP i en enkelt kirtel-celle er ikke nok til at kunne påvirke alle cilier. Løsningen er, at TadELP også har en anden effekt. Det får nemlig andre kirtel-celler til også at frigive deres indhold af TadELP, hvilket resulterer i, at alle cilierne holder op med at slå.

TadELP fungerer dermed lidt som signalerings-molekyler i vores nervesystem, men bliver ikke frigivet lige så hurtigt og præcist som i vores nervesystem.

Og dog benytter Trichoplax TadELP til at videregive information, og det er et essentielt skridt imod et funktionelt nervesystem. Kirtel-cellerne udgør derfor måske et tidligt stadium i nervesystemets udvikling.

Fordøjelse uden en tarm

Nu er Trichoplax i en position til at kunne indtage sit måltid af alger, men modsat stort set alle andre dyr, har Trichoplax hverken en mund eller et mave-tarmsystem.

I stedet for at have en 'indre fordøjelse', som vi har, benytter Trichoplax sig derimod af en 'ydre fordøjelse'.

De såkaldte lipofile celler er Trichoplax' fordøjelsesceller, og de indeholder store lommer af fordøjelsesenzymer, der minder meget om vores. Når Trichoplax pauser over algerne, bliver disse enzymer frigivet ud på algerne, som derved bliver nedbrudt.

Nu er det en smal sag for cellerne at optage næringsstofferne fra de fordøjede alger.

LÆS OGSÅ: Den fascinerende forbindelse mellem tarmbakterier og hjernen

Mystiske fiberceller er måske nøglen til at forstå Trichoplax

Selvom vi har en god ide om, hvordan Trichoplax finder næring, er der stadig mange ubesvarede spørgsmål om Trichoplax' adfærd.

Vi ved for eksempel, at krystal-cellerne kan fornemme tyngdekraften, men hvordan det signal bliver videregivet til resten af dyret, er fortsat et mysterium.

En mulighed er fibercellerne.

Funktionen af fiber-celler er stadig uvist, men baseret på deres udseende i mikroskop, er det muligt, at de på en eller anden måde kan videregive signaler.

Fibercellerne har lange forgreninger, der er i nær kontakt med andre celler, hvilket giver dem lidt samme udseende som nerveceller. Der er dog meget, der tyder på, at de ikke fungerer som neuroner. Blandt andet er der ingen synapser mellem fiber-cellerne og andre celler.

Hvordan nervesystemet udviklede sig er et interessant biologisk spørgsmål, som måske kan give os en bedre forståelse af, hvordan vores egne nerveceller er opbygget. Både Trichoplax' kirtel- og fiber-celler har ligheder med vores nerveceller og kan måske give os en del af svaret.

Tiden vil vise, om fibercellerne udgør et alternaivt kommunikationsnetværk i Trichoplax, som nervesystemet er det for os. Uanset hvad vil Trichoplax fortsætte sin ihærdige og aldeles ubekymrede vandren efter alger – nogle fordele er der vel også ved ikke at have et nervesystem.

LÆS OGSÅ: Fremtidens gadelamper kan være oplyst af alger

LÆS OGSÅ: Danske bakterieforskere laver 25 års arbejde på få uger