Како лигње и хоботнице имају велики мозак

резиме: Неуралне матичне ћелије главоножаца током развоја нервног система функционишу на сличан начин као и код кичмењака.

извор: Харвард

Главоношци – који укључују хоботнице, сипе и њихове рођаке сипе – способни су за нека заиста атрактивна понашања. Они могу брзо да обрађују информације како би трансформисали облик, боју, па чак и текстуру, и уклопили их са околином. Они такође могу да комуницирају, показују знаке просторног учења и користе алате за решавање проблема. Веома су паметни, па чак могу и да им досади.

Није тајна шта ово омогућава: главоношци имају најсложенији мозак од свих бескичмењака на планети. Али оно што остаје мистерија је процес. У суштини, научници су се дуго питали како главоношци уопште добијају свој велики мозак?

Харвардска лабораторија која проучава визуелни систем ових створења меког тела – где је концентрисано две трећине централног ткива за обраду – мисли да су близу да га открију. Кажу да процес звучи изненађујуће познато.

Истраживачи из ФАС Центра за системску биологију описују како су користили нову технологију сликања уживо да посматрају стварање неурона у ембриону у скоро реалном времену. Затим су могли да прате те ћелије кроз развој нервног система у мрежњачи. Оно што су видели изненадило их је.

Неуралне матичне ћелије које су пратиле понашале су се сабласно са начином на који се ове ћелије понашају код кичмењака како је њихов нервни систем еволуирао.

Предлаже се да кичмењаци и главоношци, иако су се разликовали једни од других пре 500 милиона година, не само да користе сличне механизме да направе свој велики мозак, већ овај процес и начин на који ћелије функционишу, деле и формирају могу у основи да осликају нацрт потребан за развој овог типа. нервног система.

„Наши закључци су били изненађујући јер се много од онога што знамо о развоју нервног система код кичмењака дуго мислило да је својствено овој линији“, рекла је Кристин Кениг, виши сарадник на Универзитету Харвард и виши аутор студије.

„Уочавајући чињеницу да је процес веома сличан, оно што нам је сугерисао је да су ова два система независно развила два веома велика нервна система који користе исте механизме у својој конструкцији. Ово указује на то да ти механизми – ти алати – које животиње користе током еволуције могу бити важне за изградњу великих нервних система.“

Научници из лабораторије Коениг фокусирали су се на мрежњачу сипа по имену Доритеутхис пеалеии, једноставније познат као врста дугопераје лигње. Лигње су дугачке скоро метар и има у изобиљу у северозападном Атлантском океану. Као фетуси изгледају апсолутно предивно са великом главом и великим очима.

Истраживачи су користили технике сличне онима које су се прошириле за проучавање моделних организама, као што су воћне мушице и зебрице. Направили су специјалне алате и користили напредне микроскопе који су могли да снимају слике високе резолуције сваких десет минута сатима како би видели како се појединачне ћелије понашају. Истраживачи су користили флуоресцентне боје да обележе ћелије како би могли да их мапирају и прате.

Ова технологија снимања уживо омогућила је тиму да прати матичне ћелије које се називају неуралне прогениторне ћелије и како су оне организоване. Ћелије формирају посебну врсту структуре која се назива псеудо-стратификовани епител. Главна предност је што су ћелије издужене тако да могу бити густо спаковане.

Истраживачи су такође видели да су се језгра ових структура померала горе-доле пре и после митозе. Овај покрет је важан за одржавање ткива организованим и за наставак раста, рекли су.

Ова врста структуре је универзална у начину на који врсте кичмењака развијају свој мозак и очи. Историјски гледано, то се сматрало једним од разлога зашто нервни систем кичмењака расте тако велик и сложен. Научници су приметили примере ове врсте неуроепитела код других животиња, али ткиво лигње које су посматрали у овом случају било је необично слично оном кичмењака по својој величини, организацији и начину померања језгра.

Истраживање је водила Франческа Р. Напуљ и Кристина М. Дали, истраживачи асистенти у Кениговој лабораторији.

Затим, лабораторија планира да погледа како се различите врсте ћелија појављују у мозгу главоножаца. Кениг жели да утврди да ли се то изражава у различито време, како они одлучују да постану један тип неурона у односу на други, и да ли је ова акција слична међу врстама.

Кониг је узбуђен због потенцијалних открића која су пред нама.

„Једна од најважнијих тачака из ове врсте рада је колико је важно проучавати разноликост живота“, рекао је Кениг. „Проучавајући ову разноликост, заиста се можете вратити чак и на основне идеје о нашем развоју и нашим биомедицинским питањима. Заиста можете разговарати о тим питањима.“

О овом истраживању у Неуросциенце Невс

аутор: Хуан Целесар
извор: Харвард
Контакт: Хуан Селезар – Харвард
слика: Слика је у јавном власништву

оригинална претрага: Приступ затворен.
„Еволуција ретине главоножаца показује механизме неурогенезе сличне кичмењацимаНаписали Кристен Коениг и др. актуелна биологија

такође видети

Резиме

Еволуција ретине главоножаца показује механизме неурогенезе сличне кичмењацима

Хигхлигхтс

• Прогениторне ћелије мрежњаче лигње пролазе кроз интеркинетичку нуклеарну миграцију
• Идентификоване су прогениторне, постмитотичне и транскрипционо диференциране ћелије
• Сигнализација зареза може регулисати и циклус ћелија мрежњаче и судбину ћелије у лигњама

Резиме

Колоидни главоношци, укључујући сипе, сипе и хоботнице, имају велики, сложени нервни систем и веома оштре очи типа камере. Ове карактеристике су упоредиве само са особинама које су еволуирале независно у лози кичмењака.

Величина нервног система животиње и разноврсност његових саставних типова ћелија резултат су строге регулације ћелијске пролиферације и диференцијације у развоју.

Промене у процесу развоја током развоја које доводе до разноликости типова неурона и измењене величине нервног система нису добро схваћене.

Овде смо увели технике снимања уживо и спровели функционално испитивање да бисмо показали ту лигњу Доритеутхис пеалеии Користи механизме током формирања неурона ретине који су карактеристични за процесе кичмењака.

Открили смо да матичне ћелије мрежњаче лигње пролазе кроз нуклеарну миграцију док не изађу из ћелијског циклуса. Одређујемо одговарајућу организацију ретине прогениторних, постмитотских и диференцираних ћелија.

Коначно, откривамо да Нотцх сигнализација може регулисати ћелијски циклус ретине и судбину ћелије. С обзиром на конвергентну еволуцију сложених визуелних система код главоножаца и кичмењака, ови налази откривају заједничке механизме који леже у основи раста високо пролиферативних неуронских примитива.

Овај рад наглашава механизме који могу изменити меру генетске варијансе и допринети еволуцији сложености и раста нервног система животиња.