Кіріспе

Барлық хордалы жануарлардағы икемді таяқ тәрізді құрылым. Зоология және даму анатомиясында нотокорд – көптеген деутеростомальды жануарларда кездесетін серпімелі, таяқ тәрізді анатомиялық құрылым. Нотокорд – түрді хордалы деп анықтау үшін қолданылатын бес синоморфияның бірі. Нотокорд эмбрионалды мезодермадан пайда болады және екі спиральді коллаген-эластин қабықшасымен жабылған гликопротеиндермен толтырылған вакуольді жасушалардың ішкі өзегінен тұрады. Ол дененің ростральді-құйрықтық осьі бойымен (яғни бойлық немесе "бастан құйрыққа") орналасады, ішек түтігінен жоғары және арқалық жүйке бауырынан төмен жатыр. Кейбір хордалы жануарлар, мысалы, туникаттар, дернәсіл кезеңінде нотокордты дамытады, бірақ ересекке жеткенде оны жоғалтады. Нотокорд мезодермалық жасушалардың дорсовентральді бейімделуін сигналдайды. Бұл белгілі бір органдардың және эмбрионның дамуы үшін қажетті алғышарттардың қалыптасуына көмектеседі. Қорыта айтқанда, нотокорд ұрықтың дамуында маңызды рөл атқарады. Нотокорд эмбриональды даму кезінде орталық сызық құрылымы ретінде айналасындағы тіндерге бағыт-сілтеме береді, омыртқалардың және бастапқы осьтік эндоскелеттің алғышарты болып табылады, сондай-ақ жүзу кезінде құйрықтың қозғалысын жеңілдетуге мүмкіндік береді.

Қатысу

Цефалохордаттарда (ланцеттіктерде) нотохорд өмір бойы денеге негізгі құрылымдық қолдау ретінде қызмет етеді. Туникалыларда нотохорд тек дернәсіл кезеңінде ғана болады, ересек жануарларда толығымен жоғалады және нотохорд вакуольды болып келмейді. Қақбалықтан басқа барлық омыртқалыларда нотохорд тек ерте эмбрионалық даму кезінде ғана кездеседі және кейіннен сүйекті және/немесе шеміршекті омыртқа жонымен алмастырылады, ал оның бастапқы құрылымы омыртқааралық дискілерге пульпоз ядро ретінде енгізіледі.

Құрылымы

Нотокорд - бұл ішек түтігіне арқалық және жүйке түтігіне қарсы жақтан дамыған ұзын, таяқша тәрізді орталық құрылым. Нотокорд негізінен коллаген талшықтарымен қапталған гликопротеиндерден тұратын өзектен құралған. Бұл екі қарама-қарсы спиральға бұралады. Гликопротеиндер вакуольді, тургорлы жасушаларда сақталады, олардың жасуша беттерінде кавеолалармен жабылған. Бұл талшықтар арасындағы бұрыш, өзектің ішіндегі қысымның артуы қысқару мен қалыңдауға немесе ұзару мен жұқаруға әкелетінін анықтайды. Нотокордтың екі жағына бекітілген бұлшық ет талшықтарының кезектесіп жиырылуы, құйрықтың жүзуіне және толқынды қозғалысына мүмкіндік беретін, ескекпен суды кесетіндей, жақтан-жаққа қозғалыс тудырады. Қатты нотокорд, құрт сияқты телескопиялық қозғалыс арқылы қозғалуға кедерес жасайды. Прогенеторлық нотокорд - бастапқы түйін мен шұңқырдан миграциялаған жасушалардан пайда болады. Нотокорд гаструляция кезінде қалыптасады және көп ұзамай нейрондық пластинканың (нейруляция) пайда болуын индукциялайды, соның нәтижесінде жүйке түтігінің дамуы синхронды жүреді. Жүйке жолағының құрсақ жағында эндодерманың осьтік қалыңдауы орын алады. (Екі аяқты хордалыларда, мысалы, адамдарда, бұл бет алдыңғы бет деп аталады). Бұл қалыңдау саңылау (хордалық саңылау) түрінде көрінеді, оның жиектері анастомоздайды (қосылады) және осылайша оны көпбұрышты жасушалардан тұратын қатты таяқшаға (нотокордқа) айналдырады, содан кейін эндодермадан бөлінеді. Омыртқалыларда ол болашақ омыртқа бағанасының бойымен созылады және мидың алдыңғы бөлігіне дейін жетеді, онда ол сфеноид сүйегінің болашақ дорсум селла аймағында ілгек тәрізді ұшымен аяқталады. Бастапқыда ол жүйке түтігі мен сары қаптың эндодермасы арасында орналасқан; жақын арада нотокордтан мезодерма бөлінеді, ол медиальды бағытта өседі және оны қоршап алады. Жүйке түтігі мен нотокордты қоршап тұрған мезодермадан бас сүйек, омыртқа бағанасы және ми мен жұлынның қабықшалары дамиды. Ол бастапқы түйіннен шыққандықтан және мезодермалық кеңістікте орналасқандықтан, мезодермадан туындаған деп есептеледі. Нотокордтың эмбриондық дамудан кейінгі қалдықтары омыртқааралық дискілердің ядролық пульпосында табылады. Жеке нотокордалық қалдықтар өздерінің арнайы бағытынан ядролық пульпостан шығып, омыртқа денелерінің сыртқы беттеріне жабысып қалуы мүмкін, онда нотокорд жасушалары көбінесе регрессияға ұшырайды.

Екібарлы және балықтарда

Амфибиялар мен балықтардың даму барысында нотохорда тамыр эндотелиялық өсу факторын бөліп шығару арқылы гипохордтың дамуын ынталандырады. Гипохорд – нотохорданың құрсақ жағында орналасқан уақытша құрылым, ол негізінен арқалық аортаның қалыпты дамуына жауапты. Нотохордтың иілуі, яғни нотохордтың дами бастаған құйрық қанатының бөлігін құрауы, кейбір балықтардың ерте өсу сатысының ерекше белгісі болып табылады.

Адамда

4 жасқа дейін барлық нотокорд қалдықтары белгісіз текті хондроциттерге ұқсас жасушалардың популяциясымен толығымен алмастырылады. Нотокорд жасушаларының омыртқа ішінде сақталуы патологиялық жағдайға – тұрақты нотокорд арнасына алып келуі мүмкін. Егер ұрықтық даму кезінде нотокорд пен назофаринкс толық бөлінбесе, шұңқыр (Торнвальдт қалтасы) немесе Торнвальдт кистасы пайда болуы мүмкін. Бұл жасушалар хордома деп аталатын сирек кездесетін қатерлі ісіктің пайда болуына ықтимал себепші болады.

Неврология

Нотокордты зерттеу орталық жүйке жүйесінің дамуын түсінуде маңызды рөл атқарды. Екінші нотокордты қалыпты нотокорд орналасқан жерден 180 градусқа қарама-қарсы, дорсальды жүйке түтігінің жанына трансплантациялау және экспрессиялау арқылы, дорсальды түтікте моторлық нейрондардың қалыптасуын шақыруға болады. Моторлық нейрондардың қалыптасуы көбінесе вентральды жүйке түтігінде жүзеге асады, ал дорсальды түтік көбінесе сезімтал жасушаларды құрайды. Нотокорд соник ежик (SHH) деп аталатын белокты бөліп шығарады, ол органогенезді реттейтін маңызды морфоген және моторлық нейрондардың дамуына сигнал беруде маңызды рөл атқарады. Нотокордтың SHH секрециясы дамушы эмбриондағы дорсальды-вентральды осьтің вентральды полюсін қалыптастырады.

Хордалық жануарлардың эволюциясы

Нотокорд – хордалылардың анықтамалық белгісі (синапоморфия) және көптеген алғашқы хордалыларда өмір бойы сақталған. Гемихордалардың стомокорды бұрын гомологты немесе ортақ тектік шығу тегі деп есептелгенімен, қазір аналогты, конвергентті немесе басқа тектік шығу тегі деп қарастырылады. Пикайяда протонотокорд болған сияқты, ал нотокордтар бірнеше бастапқы хордалыларда кездеседі, мысалы Хайкуэлла, Хайкуичтис және Миллокунмингия, бәрі кембрийден. Ордвик мұхиттарында көптеген түрлі Агната және алғашқы Гнатостоматалар болды, олардың көпшілігінде сүйекті элементтерімен немесе оларсыз нотокорд болған, ең танымалдары – конодонттар, плакодермалар және остракодермалар. Хондрихт пен остеихтте омыртқа бағанасының эволюциясынан кейін де бұл таксондар кең таралды және палеонтологиялық жазбаларда жақсы көрсетілген. Бірнеше түр (төмендегі тізімді қараңыз) бастапқы күйіне қайта оралды, нотокордты ересек күйіне дейін сақтап қалды, бірақ мұның себептері толыққанды түсіндірілмеген. Нотокордтың эволюциялық шығу сценарийлерін Аннона, Голланд және Д’Аниелло (2015) жан-жақты қарастырды. Олар осы идеялардың көпшілігі молекулалық филогенетика және даму генетикасының жетістіктерімен толық қолдау таппағанын, бірақ екеуі қазіргі заманғы молекулалық тәсілдердің ықпалымен қайта қарастырылып жатқанын атап өтті (біріншісі нотокордтың хордалыларда де ново пайда болғанын, ал екіншісі оны хордалылардың анелидтерге ұқсас ата-бабаларында болған гомологтық құрылымнан, аксокордтан шығарды). Осы екі сценарийдің (немесе мүмкін әлі ұсынылмаған басқа сценарийдің) арасында шешім қабылдауды жануарлардың кең спектріндегі гендік реттеу желілерін толыққанды зерттеу арқылы жеңілдетуге болады.

Амфиокс ішінде

Ланцелеттің нотокордысы нейрон түтігінің алғы жағынан сәл ілгері шығып тұрады. Бұл өсінді жануарға шалшық судың шөгіндісіне көмілуге көмектеседі, осы арқылы екінші бір қызмет атқарады. Онда амфиокс сүзгімен қоректенеді және өмірінің көп бөлігін шөгіндіге жартылай батып өткізеді.