Glavni Novice Znanstveniki so v meduze vstavili 'stroboskopske luči' diskoteke, da bi videli, kako delujejo brez možganov

Znanstveniki so v meduze vstavili 'stroboskopske luči' diskoteke, da bi videli, kako delujejo brez možganov

(Levo) Raziskovalci so našli prostorsko organizacijo načina, kako se nevroni aktivirajo, ko meduza usklajuje vedenje; (Desno) Meduza upogne desno stran svojega telesa, da prinese drobno slano kozico k ustom.

(Levo) Raziskovalci so našli prostorsko organizacijo načina, kako se nevroni aktivirajo, ko meduza usklajuje vedenje; (Desno) Meduza upogne desno stran svojega telesa, da prinese drobno slano kozico k ustom. (Zasluge za sliko: B. Weissbourd)

Meduze so morda brez možganov, vendar lahko s svojim poenostavljenim živčnim sistemom počnejo presenetljivo zapletene stvari. Raziskovalci so zdaj s poigravanjem z geni meduz iznašli način, kako vohuniti za notranjim delovanjem živali.

V novi študiji so raziskovalci ustvarili model z uporabo vrst meduz Clytia hemisphaerica , prozorna meduza v obliki dežnika s cevastimi usti na sredini. Majhna meduza zraste v premer le 0,4 palca (1 centimeter), kar pomeni, da bi ekipa lahko celotno meduzo postavila pod mikroskop in opazovala njeno celotno živčni sistem naenkrat.

Medtem ko je človeški možgani služi kot centraliziran nadzorni center za telo, meduze nimajo takšne strukture v svojem živčnem sistemu. Namesto tega imajo številne meduze razpršeno 'mrežo' živcev, ki sevajo simetrično iz središča njihovih teles; poleg tega imajo živčni obroč, ki poteka okoli dna zvona - polmesečevega dela meduze. Po poročilu iz leta 2013 v reviji nekatere meduze nimajo živčnih mrež in imajo le živčne obročke. Trenutna biologija , ampak C. hemisphaerica ima obe strukturi.

Veliko vprašanje je, kako te drobne meduze izvajajo usklajeno vedenje brez centraliziranega nadzora nad svojim gibanjem? Kako na primer mehka bitja pograbijo kozice iz vodnega stolpca in jih nato prepognejo na pol, da prigrizke potegnejo proti svojim cevastim ustjem?

Sorodno: Od dino možganov do nadzora misli – 10 fascinantnih možganskih ugotovitev

Da bi odgovorili na to vprašanje, je ekipa zbrala serijo C. hemisphaerica zgensko spreminjanjeki je kodiran za beljakovino, imenovano GCaMP, ki sveti zeleno, ko pride v stik zkalcij.

Posebno žarečo beljakovino so vstavili na mesto v meduzigenomtako da se je zasvetilo samo v aktivnih nevronih, je dejal prvi avtor Brandon Weissbourd, podoktorski znanstvenik v biologija in biološki inženiring na Kalifornijskem tehnološkem inštitutu. Ko so nevroni aktivni, se količina kalcija [znotraj nevronov] poveča, zato GCaMP postane bolj fluorescenten. To pomeni, da je nevronska aktivnost videti kot utripanje,' je Weissbourd povedal Live Science v elektronskem sporočilu.

Toda meduze so naravno luminiscenčne. Da bi jasneje videli njihovo utripanje, je ekipa uporabilaCRISPRda bi izločil specifičen gen, ki tvori drugačen fluorescentni protein, ki je še naprej zasenčil GCaMP, ki so ga vstavili, je dejal.

S svojimi meduzami, ki so se tako spremenile v miniaturne svetlobne predstave, je ekipa izvedla številne poskuse, da bi ugotovila, kateri nevroni zasvetijo med njihovim tipičnim prehranjevalnim vedenjem. Ugotovili so, da ko se je meduza zataknila za slano kozico ali prišla v stik z 'izvlečkom kozice', ki ga je naredila ekipa, je skupina nevronov fizično blizu kozice nenadoma zasvetila.

Sorodno: Nenavadna dejstva o živalih

Ta aktivacija ni valovala skozi celotno meduzo, kot bi kamen, ki je padel v lužo, poslal valovanje po vsej njeni površini. Namesto tega so kot odziv na prigrizek s kozicami zasvetili samo nevroni v natančno definiranem, klinastem predelu zvona. Ta klin aktivnih nevronov je bil oblikovan kot ena sama rezina pice znotraj okrogle pite, po izjavi . Ekipa je ugotovila, da so nevroni, ki so bili najbližje kozici, najprej zasvetili, nato pa je množica stroboskopskih luči osvetlila preostali del rezine.

Meduza Cltyia hemisphaerica, pogled od zgoraj

Gledano od zgoraj, je mogoče videti, da ima majhna meduza osrednja usta in lovke, enakomerno razporejene okoli njenih zunanjih robov kot številke na uri. Meduza ima na telesu vidne tudi štiri spolne žleze ovalne oblike.(Zasluge za sliko: B. Weissbourd / J. DeGiorgis)

Če bi na primer kozico postavili na skrajni rob rezine pice, na njeno 'skorjico', bi najprej zasvetila skorja, sledil bi ji preostali del rezine. Ta učinek valovanja je sovpadal z meduzo, ki se je zložila v kotu svojega zvonca, da bi prinesla kozico do ust.

Ekipa ni pričakovala, da bo opazila to raven organizacije v navidezno nestrukturirani živčni mreži, je dejal Weissbourd. 'Ugotovitev intrinzične strukture znotraj mreže je bila vsekakor presenetljiva,' je dejal.

V prihodnje namerava ekipa raziskati, kako meduze izvajajo nadzor nad vsem svojim vedenjem, ne samo nad hranjenjem, in nameravajo preučevati različne vrste meduz, ki se obnašajo drugače. C. hemisphaerica , je dejal Weissbourd. Na primer, medtem ko nekatere meduze prenašajo hrano podobno kot C. hemisphaerica , drugi namesto tega uporabljajo dolgo segajoče ustnike, da iz svojih lovk trgajo hrano. 'Glede na raznolikost meduz in to, da jih je toliko majhnih in prozornih, menim, da bi lahko v prihodnosti zagotovile vznemirljivo platformo za razumevanje, kako se živčni sistemi razvijajo.'

Te študije utripajočih meduz bi lahko osvetlile tudi osnovna načela, ki urejajo vse živčne sisteme, od najbolj poenostavljenih do najbolj zapletenih. 'Ideja je razviti eksperimentalne in teoretične pristope k razumevanju delovanja enostavnejših živčnih sistemov kot korak k razumevanju človeških možganov, ki so za več velikosti bolj zapleteni,' je Weissbourd povedal za Live Science.

Ekipa je svoje ugotovitve objavila 24. novembra v reviji Celica .

Zanimivi Članki