_ Lamprea de mare oferă indicii la modul în care a evoluat creierul vertebratelor

Lampida de mare, un animal vechi de 500 de milioane de ani, cu o ventuză cu dinți ascuțiți pentru gură, este o chestie de coșmaruri. Un nou studiu de la Institutul Stowers pentru Cercetări Medicale a descoperit că creierul posterior – partea a creierului care controlează funcțiile vitale, cum ar fi tensiunea arterială și ritmul cardiac – atât a lampreelor ​​de mare, cât și a oamenilor este construit folosind un set de instrumente moleculare și genetice extraordinar de similar.

Cercetarea din laboratorul investigatorului Robb Krumlauf, Ph.D., publicată pe 20 februarie 2024, în Nature Communications, oferă o privire asupra modului în care a evoluat creierul animalelor antice. Echipa a descoperit în mod neașteptat că un indiciu molecular crucial este foarte larg necesar în timpul dezvoltării creierului posterior al vertebratelor.

„Acest studiu asupra creierului posterior este în esență o fereastră către trecutul îndepărtat și servește ca model pentru înțelegerea evoluției complexității. ”, a spus coautorul Hugo Parker, Ph.D.

Ca și alte animale vertebrate, lampredele marine au o coloană vertebrală și un schelet, dar le lipsește vizibil o trăsătură a capului lor - o falcă. Deoarece majoritatea vertebratelor, inclusiv oamenii, au fălci, această diferență izbitoare la lamprede de mare le face modele valoroase pentru înțelegerea evoluției trăsăturilor vertebratelor.

„A existat o divizare la originea vertebratelor între fără fălci și fălci în jur. Acum 500 de milioane de ani”, a spus Alice Bedois, Ph.D., fost cercetător predoctoral în Laboratorul Krumlauf și autor principal al studiului. „Am vrut să înțelegem cum a evoluat creierul vertebratelor și dacă există ceva unic pentru vertebratele cu falci care lipsea rudelor lor fără fălci.”

Lucrări anterioare de la Krumlauf Lab și laboratorul lui Marianne Bronner, Ph. D., de la Institutul de Tehnologie din California, a identificat că genele care structurează și subdivizează creierul posterior al lamprei de mare sunt identice cu cele de la vertebratele cu falci, inclusiv oamenii.

Cu toate acestea, aceste gene fac parte dintr-o rețea sau un circuit interconectat. care trebuie inițiat și direcționat pentru a construi corect creierul posterior. Noul studiu a identificat un indiciu molecular comun, deși se știe că direcționează modelarea cap-coadă la o mare varietate de animale, ca parte a circuitelor genetice care ghidează modelarea creierului posterior la lampredele marine.

„Am descoperit că nu numai că sunt aceleași gene, ci și același indiciu este implicat în dezvoltarea creierului posterior al lamprei de mare, ceea ce sugerează că acest proces este ancestral tuturor vertebratelor”, a spus Bedois.

Acest indiciu se numește acid retinoic, cunoscut în mod obișnuit ca vitamina A. În timp ce cercetătorii știau că acidul retinoic stimulează circuitele genelor pentru a construi creierul posterior la speciile complexe, nu s-a crezut că acesta este implicat pentru animale mai primitive, cum ar fi lamprele de mare. În mod surprinzător, ei au descoperit că circuitul creierului posterior al miezului lamprei de mare este, de asemenea, inițiat de acidul retinoic, oferind dovezi că acești monștri de mare și oameni sunt mult mai strâns înrudiți decât se anticipau.

„Oamenii au crezut că, deoarece lampreile marine nu au un maxilarul, creierul lor posterior nu a fost format ca alte vertebrate”, a spus Krumlauf. „Am arătat că această parte de bază a creierului este construită exact în același mod ca șoarecii și chiar oamenii.”

Există molecule de semnalizare binecunoscute care informează soarta celulelor în timpul dezvoltării. Acum, cercetătorii au descoperit că acidul retinoic este un alt jucător important care indică pași vitali în dezvoltare, cum ar fi formarea trunchiului cerebral. În plus, dacă formarea creierului posterior este o caracteristică conservată pentru toate vertebratele, alte mecanisme trebuie să fie responsabile pentru a explica diversitatea lor incredibilă.

„Toți am derivat dintr-un strămoș comun”, a spus Bedois. „Lampirele marine au oferit un indiciu suplimentar. Acum trebuie să privim și mai mult înapoi în timpul evoluției pentru a descoperi când a evoluat prima dată circuitele genice care guvernează formarea creierului posterior.”

(Fluierul)