Mi a közös nevező a polipok és az emberi agy között

Összegzés: A polipok idegszöveteiben hatalmas mRNS-repertoár található, ami a gerincesekéhez hasonló evolúciót tükröz. Az eredmények azt mutatják, hogy a miRNS-ek fontos szerepet játszanak az összetett agy fejlődésében.

forrás: MDC

Az olyan fejlábúak, mint a polipok, a tintahal és a tintahal rendkívül intelligens állatok, összetett idegrendszerrel. A Science Advances-ben a Max Delbrück Center munkatársa, Nicholas Rajewski által vezetett csapat most kimutatta, hogy fejlődésük a mikroRNS-repertoár exponenciális bővüléséhez kapcsolódik.

Ha elég messzire visszamegyünk az evolúció történetébe, akkor találkozunk az emberek és a lábasfejűek utolsó ismert közös ősével: egy primitív féregszerű állattal, minimális intelligenciával és egyszerű szemfoltokkal.

Később az állatvilágot két organizmuscsoportra oszthatjuk – a gerincvel rendelkezőkre és a gerinctelenekre.

Míg a gerincesek, különösen más főemlősök és emlősök nagy, összetett agyat fejlesztettek ki változatos kognitív képességekkel, a gerinctelenek nem.

Egy kivétellel: lábasfejűek.

A tudósok régóta azon töprengenek, hogy miért csak ezek a puhatestűek tudnak ilyen összetett idegrendszert kifejleszteni. Az amerikai Max Delbrück Center és Dartmouth College kutatói által vezetett nemzetközi csapat most egy lehetséges okot terjesztett elő.

ban közzétett keresésbenA tudomány fejlődikElmagyarázzák, hogy a polipok idegszöveteikben rendkívül kibővült mikroRNS-ek (miRNS-ek) repertoárja van – ami a gerinceseknél tapasztalt hasonló fejleményeket tükrözi. „Tehát ez az, ami összeköt minket a polippal!” – mondja Nikolaus Ragowski professzor, a polip tudományos igazgatója. Berlini Orvosi Rendszerbiológiai Intézet A Max Delbrück Központban (MDC-BIMSB), a Génszabályozó Elemek Laboratóriumának rendszerbiológiai részlegének vezetője és a cikk friss szerzője kifejti, hogy ez a megállapítás valószínűleg azt jelenti, hogy a mikromolekulák alapvető szerepet játszanak a komplex agy fejlődése.

2019-ben Rajewsky olvasott egy bejegyzést a polipokon végzett genetikai elemzésekről. A tudósok felfedezték, hogy sok RNS-módosítás megy végbe ezekben a lábasfejűekben – ami azt jelenti, hogy erősen igénybe veszik bizonyos enzimeket, amelyek újrakódolhatják RNS-üket.

„Ez arra késztetett, hogy a polipok nem csak a szerkesztésben jók, de más RNS-trükkök is lehetnek a ruhaukban” – emlékszik vissza Rajewsky. Így együttműködésbe kezdett a nápolyi Stazione Zoologica Anton Dohrn tengerkutató állomással, amely 18 különböző típusú szövetmintát küldött neki elhullott polipokból.

Az elemzések eredményei meglepőek voltak: „Valóban sok volt az RNS-szerkesztés, de nem azokon a területeken, amelyeket fontosnak tartunk” – mondja Rajewsky.

A legérdekesebb felfedezés valójában az RNS-gének egy jól ismert csoportjának, a mikroRNS-eknek a drámai terjeszkedése volt. Összesen 42 új miRNS családot találtak – konkrétan az idegszövetben és főleg az agyban.

Tekintettel arra, hogy ezek a gének a lábasfejűek evolúciója során konzerváltak voltak, a csapat arra a következtetésre jutott, hogy egyértelműen előnyösek az állatok számára, ezért funkcionálisan fontosak.

Ragowski több mint 20 éve kutatja a mikrorészecskéket. Ezek a gének ahelyett, hogy hírvivő RNS-vé lennének lefordítva, amely a sejt fehérjetermelésének utasításait adja, kis RNS-darabokat kódolnak, amelyek a hírvivő RNS-hez kötődnek, és így befolyásolják a fehérjetermelést.

Ezeket a kötőhelyeket a lábasfejűek evolúciója során is megőrizték – ez egy újabb jele annak, hogy ezek az új mikromolekulák funkcionális jelentőséggel bírnak.

Új mikroRNS családok

„Ez a mikroRNS családok harmadik legnagyobb kiterjedése az állatvilágban, és a gerinceseken kívül a legnagyobb” – mondja Grigory Zolotarov vezető szerző, ukrán tudós, aki az MDC-BIMSB Rajewsky laboratóriumában képezte magát, miközben Prágában, majd később orvosi egyetemet végzett. .

„Hogy képet adjunk a méretről, a kagylók, amelyek egyben puhatestűek is, mindössze öt új mikroRNS-családot szereztek az utolsó polipokkal közös ősük óta – míg a polipok 90-et szereztek!” Az osztrigák nem éppen az intelligenciájukról híresek – teszi hozzá Zolotaroff.

Rajewsky polipok iránti rajongása évekkel ezelőtt kezdődött, amikor egy esti látogatást tett a kaliforniai Monterey Bay Akváriumban. „Láttam ezt a lényt a tartály alján ülni, és néhány percet – így gondoltam – néztük egymást.”

A polipot nézni nagyon különbözik a halaktól. Azt mondja: „Nem túl tudományos, de a szemük intelligenciát áraszt.” A polipoknak az emberéhez hasonló összetett „kamera” szeme van.

Evolúciós szempontból a polipok egyedülállóak a gerinctelenek között. Központi agyuk és perifériás idegrendszerük van – egy olyan szerv, amely képes önállóan cselekedni. Ha a polip elveszti csápjait, a csáp érintésre érzékeny marad és mozoghat.

Az ok, amiért a polipok magányosak az ilyen összetett agyi funkciók fejlesztésében, az lehet, hogy nagyon céltudatosan használják a karjukat – például a kagylók felnyitásának eszközeként.

A polipok az intelligencia egyéb jeleit is mutatják: nagyon kíváncsiak és képesek emlékezni dolgokra. Megismerhetnek embereket, és egyeseket jobban kedvelnek, mint másokat.

A kutatók azt hiszik, hogy még álmodnak is, mivel alvás közben megváltoztatják színüket és bőrszerkezetüket.

Lásd még

idegenszerű lények

„Azt mondják, ha külföldivel akarunk találkozni, búvárkodjunk, és barátkozzunk egy polippal” – mondja Rajewsky.

Most azt tervezi, hogy csatlakozik más polipkutatókhoz, hogy létrehozzon egy európai hálózatot, amely lehetővé teszi a tudósok közötti nagyobb cserét. Bár a közösség jelenleg kicsi, Rajewsky szerint világszerte nő az érdeklődés a polipok iránt, beleértve a viselkedéskutatókat is.

Lenyűgöző, mondja, az intelligencia egy olyan formáját elemezni, amely a miénktől teljesen függetlenül fejlődött ki. De ez nem könnyű: „Ha teszteket végez velük jutalomként kis falatokat használva, hamarosan elveszítik érdeklődésüket. Legalábbis a kollégáim ezt mondják” – mondja Ragoski.

„Mivel a polipok nem tipikus modellszervezetek, biomolekuláris eszközeink nagyon korlátozottak” – mondja Zolotarov. „Tehát még nem tudjuk pontosan, milyen típusú sejtek fejezik ki az új mikroRNS-t.” Rajewsky csapata most egy Rajewsky laboratóriumában kifejlesztett technológia alkalmazását tervezi, amely molekuláris szinten teszi láthatóvá a polipszövet sejtjeit.

Erről a genetikai és evolúciós idegtudományi hírről

szerző: Jana Schloter
forrás: MDC
Kapcsolatba lépni: Jana Schloter – MDC
kép: A kép forrása Nir Friedman

Eredeti keresés: nyílt hozzáférésű.
„A mikroRNS-ek szorosan kapcsolódnak a polip összetett agyának kialakulásáhozÍrta: Nicholas Ragowski et al. A tudomány fejlődik

Összegzés

A mikroRNS-ek szorosan kapcsolódnak a polip összetett agyának kialakulásához

A puha testű lábasfejűek, például a polipok kivételesen intelligens gerinctelenek, rendkívül összetett idegrendszerrel, amelyek a gerincesektől függetlenül fejlődtek ki. Tekintettel a megnövekedett RNS-szerkesztésre a neuronális szöveteikben, azt feltételeztük, hogy az RNS-szabályozás kulcsszerepet játszhat e csoport kognitív sikerében.

Így jellemeztük a hírvivő RNS-t és a kis RNS-t három lábasfejű fajban, köztük 18 szövetben. közönséges polip. Megmutatjuk, hogy a lágytestű lábasfejűek fő RNS-innovációja a mikroRNS (miRNS) génrepertoárjának bővítése.

Ezek az evolúciósan új miRNS-ek elsősorban a felnőtt idegszövetben és a fejlődés során expresszálódnak, és fenntartották a funkcionális és ezáltal potenciálisan funkcionális célhelyeket. A miRNS egyetlen hasonló expanziója különösen gerincesekben történt.

Ezért azt javasoljuk, hogy a mikromolekulák szorosan kapcsolódjanak az összetett állati agy fejlődéséhez.