Dəniz kirpilərinin beyni yoxdur, buna görə bir oldu

Dəniz kirpilərinin beyni yoxdur buna - Dəniz Kirpilərinin "Beyni": Gizli Mürəkkəblik Aşkarlanıb

Dəniz Kirpilərində Yeni Kəşflər: Beyin kimi İşləyən Bədən

Son araşdırmalar dəniz kirpilərinin həyatına yeni bir işıq salıb. Əvvəllər sadə sinir şəbəkəsinə malik olduğu düşünülən bu canlıların əslində, mürəkkəb bir sinir sistemi ilə təchiz olunduğu ortaya çıxıb. Yeni hüceyrə atlası, gənc dəniz kirpilərinin bütün bədəninin, əslində, paylanmış bir beyin kimi fəaliyyət göstərdiyini göstərir.

Sinir Şəbəkələrinin Xəritəsi

Tədqiqatçılar, gənc Paracentrotus lividus dəniz kirpisinin əsas hüceyrə tiplərini xəritəyə salıblar. Bu xəritə, elm adamlarının əvvəllər gözlədiyi sadə sinir şəbəkəsinin əvəzinə, mürəkkəb neyron şəbəkələrini ortaya çıxardı.

Bu, beyin anlayışına və sinir sistemlərinin evriminin necə başladığına dair köhnə fikirlərə meydan oxuyur. Əvəzində, bu gənclərin bədən səthində və daxili orqanlarında neuronlarla zəngin toxumalar yayılmışdır.

Layihə, Stazione Zoologica Anton Dohrn-dan inkişaf bioloqu Periklis Paganos tərəfindən aparılıb. Onun işi, dəniz onurğasızlarının müxtəlif həyat mərhələlərində sinir sistemi hüceyrə tiplərini necə yenidən istifadə etdiyini və yenidən bağladığını araşdırır.

Dəniz Kirpisinin Gizli "Beyni"

Gənc kirpiləri meydana gətirən hüceyrələri görmək üçün komanda, çox sayda fərdi nüvənin içərisində aktiv genləri oxuyan tək nüvə transkriptomikasından istifadə etdi.

Tədqiqatçılar, bütün iki həftəlik gənclərdən nüvələr toplayaraq, onların RNT-sini ardıcıl olaraq düzdülər və oxşar gen fəaliyyətinə malik hüceyrələri ümumi tiplərə qruplaşdırdılar. Atlas, 25.000 nüvənin səkkiz geniş toxuma və orqan ailəsinə qruplaşan 48 molekulyar klasterə düşdüyünü göstərdi.

Bu ailələrə neyronlar, bədən səthləri, boru ayaqları, əzələlər, skelet, immunitet hüceyrələri, bağırsaq və hərəkəti təmin edən maye şəbəkəsi olan su-damar sistemi daxildir.

Araşdırmalara görə, klasterlərin təxminən üçdə ikisi neyronlardan ibarət idi və millimetrlərlə uzunluğundakı gənclərdə neyronlarla zəngin bir bədən ortaya çıxardı.

Dəniz Kirpilərinin Metamorfozu

Dəniz kirpiləri, üzmək qabiliyyətinə malik simmetriyalı sürfələr kimi həyata başlayır. Metamorfoz zamanı, beş sektordan ibarət bir quruluşa sahib olan, dibdə yaşayan gənclərə çevrilirlər.

Əvvəlki işlər, hüceyrələri skeletə, əzələyə, bağırsağa və digər sürfə toxumalarına təyin edən qarşılıqlı əlaqədə olan idarəedici genlərin dəstlərini xəritəyə salmışdı.

Bir Genomun İki Bədən Qurması

Yeni atlas, bu dövrələrin bir çoxunun gənclərdə yenidən istifadə olunduğunu göstərir, beləliklə, eyni genomik alətlər iki çox fərqli bədən qurur. Bəzi həzm hüceyrə tipləri, dəniz dibindəki həyata daha uyğun olan yeni amillər əlavə edərkən, tanış idarəedicilərdən istifadə etməyə davam edir.

Digər bağırsaq bölgələri, yeni pəhrizləri və davranışları dəstəkləyən yeni yollarla köhnə tənzimləyiciləri birləşdirən gənclərlə sıfırdan qurulmuş kimi görünür.

Çoxçeşidli Sinir Sistemi

Atlasda neyronlar öz müxtəlifliyi ilə seçilirdi. Komanda, serotonin, dopamin, asetilxolin, qlütamat, qamma aminobutirik turşusu və histamin də daxil olmaqla, bütün əsas ötürücüləri istifadə edən 29 fərqli neyron ailəsini müəyyən etdi.

Neyron klasterləri, dövrələrin daxil olan siqnallara necə cavab verdiyini tənzimləmək üçün klassik ötürücülərlə yanaşı, qısa siqnal zülalları olan neuropeptidlərə güclü şəkildə etibar edirdi.

Digərləri, dəyişən kombinasiyalarda ötürücüləri və peptid dəstlərini qarışdırdılar, bu da sadə bir təkrarlanan sinir halqasından daha çox incə dənəli ixtisaslaşmaya işarə edir.

Müxtəlif Neyronların Aşkarladığı Faktlar

Berlin Təbiət Tarixi Muzeyindən Dr. Jack Ullrich-Lüter, "Bu, mürəkkəb sinir sistemlərinin evrimi haqqında düşüncəmizi kökündən dəyişdirir" dedi.

Atlasın içərisində, onurğalılar və həşəratlardan bilinən klassik baş naxış genləri, əksər neyronlar və xarici toxumalarda işıqlanır. Bunun əksinə olaraq, gövdəyə bağlı genlər, bağırsaq və su-damar sistemi kimi daxili orqanlarda toplanaraq bədənə başa bənzər bir imza verir.

Gözsüz İşığı Qəbul Etmək

Dəniz kirpilərinin kamera gözləri yoxdur, lakin onların bədənləri davranışa istiqamət verən, işığa həssas hüceyrələr olan fotoreseptorlarla doludur.

Gənclər və sürfələr, şərait dəyişdikcə, duruşu, hərəkəti və boru ayaq fəaliyyətini dəyişərək, bir çox istiqamətdən gələn işığa reaksiya verə bilərlər.

Bu növdəki əvvəlki işlər, gənclərin və sürfələrin hüceyrələri müəyyən rənglərə uyğunlaşdıran, işığa həssas zülallar olan ən azı yeddi opsindən istifadə etdiyini göstərmişdir.

Bu analiz, dəri və boru ayaqları üzərində fərqli piqment siniflərini xəritəyə salaraq, yeni atlas üçün əsas yaratdı.

Gənc atlasda, bu diffuz işıq qəbulu sistemi, hər biri öz opsin və nəzarət genləri qarışığı olan 15 fotoreseptor neyron növünə çevrilir. Bir populyasiya seçilir: hər boru ayağının yaxınlığında yerləşən bir neyron klasteri. Bu hüceyrələr, mavi işığa həssas bir opsin olan melanopsini Go-opsin3.2 ilə birlikdə ifadə edir.

Qarışıq Opsinlər Nəyi İfşa Edir?

Go-opsin, Gene Ontology (GO) yolu ilə siqnal verən, işığı qəbul edən bir proteindir, eyni zamanda davranışları tənzimlədiyi dəniz qurdlarında da görünür.

Dəniz qurdunda, Platynereis dumeriliidə, Go-opsinin digər opsinlərlə birlikdə ifadəsi, rəngə həssas üzgüçülük formalaşdırır.

Ayrı bir araşdırma, yetkin qurdların sürətli müdafiə reaksiyalarına, göz xaricindəki fotoreseptorları bağlayan sürətli kölgə refleksləri üçün vacib olan oxşar zülalları tapdı.

Beynin Evrimi üçün Bunun Mənası

Dəniz kirpiləri, onurğalıları da əhatə edən heyvan ağacının bir qolu olan deuterostomlara aiddir, buna görə onların sinir sistemləri dərin evrim tarixinə işıq salır.

Uzun müddət sadə bir sinir halqasına malik olduğu təsvir edilən bir heyvanda neyron sıx bir bədən planının kəşfi, beynin təşkilatı haqqında necə düşündüyümüzü dəyişir.

Bütün bədən atlası, tək hüceyrə alətlərinin gizli mürəkkəbliyi necə ortaya çıxardığını göstərir, bu da güman edilən vahid bir sinir şəbəkəsini düzinə fərqli neyron və fotoreseptor növlərinə çevirir.

Digər ekzodermlərdə oxşar atlaslar meydana gəldikcə, elm adamları, bu bütün bədən beyninin ümumi bir strategiya olub-olmadığını və ya dəniz kirpisinin ixtisası olub olmadığını nəhayət sınaqdan keçirə biləcəklər.

24 saat