21:58 2022-11-26
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
Ce au în comun caracatița și creierul uman
_ Ce caracatiță și uman creierul are în comun
Cefalopodele precum caracatițele, calmarii și sepia sunt animale extrem de inteligente, cu sisteme nervoase complexe. În Science Advances, o echipă condusă de Nikolaus Rajewsky de la Centrul Max Delbrück a arătat acum că evoluția lor este legată de o extindere dramatică a repertoriului lor de microARN.
Dacă ne întoarcem suficient de departe în istoria evoluției, vom întâlni ultimul strămoș comun cunoscut al oamenilor și al cefalopodelor: un animal primitiv asemănător viermilor, cu inteligență minimă și pete oculare simple. Mai târziu, regnul animal poate fi împărțit în două grupuri de organisme - cele cu coloană vertebrală și cele fără. În timp ce vertebratele, în special primatele și alte mamifere, au continuat să dezvolte creiere mari și complexe cu abilități cognitive diverse, nevertebratele nu au făcut-o. Cu o singură excepție: cefalopodele.
Oamenii de știință s-au întrebat de mult timp de ce un sistem nervos atât de complex s-a putut dezvolta doar la aceste moluște. Acum, o echipă internațională condusă de cercetători de la Centrul Max Delbrück și Colegiul Dartmouth din Statele Unite ale Americii a prezentat un posibil motiv. Într-o lucrare publicată în Science Advances, ei explică că caracatițele posedă un repertoriu extins masiv de microARN (miARN) în țesutul lor neural – reflectând evoluții similare care au avut loc la vertebrate.
„Deci, acesta este ceea ce ne leagă de caracatița”, spune profesorul Nikolaus Rajewsky, director științific al Institutului de Biologie a Sistemelor Medicale din Berlin al Centrului Max Delbrück (MDC-BIMSB), șeful Laboratorului de Biologie a Sistemelor a Elementelor de Reglementare a Genelor și ultimul autor al lucrării. El explică că această descoperire înseamnă probabil că miARN-urile joacă un rol fundamental în dezvoltarea creierului complex.
În 2019, Rajewsky a citit o publicație despre analizele genetice efectuate pe caracatițe. Oamenii de știință au descoperit că la aceste cefalopode are loc o mulțime de editare a ARN-ului, ceea ce înseamnă că folosesc pe scară largă anumite enzime care le pot recodifica ARN-ul.
„Acest lucru m-a făcut să mă gândesc că caracatițele nu numai că sunt bune la editare, dar ar putea avea și alte trucuri ARN în mânecă”, spune Rajewsky. Și așa a început o colaborare cu stația de cercetare marină Stazione Zoologica Anton Dohrn din Napoli, care i-a trimis mostre din 18 tipuri diferite de țesut din caracatițe moarte.
Rezultatele analizelor au fost surprinzătoare: „A existat într-adevăr. se desfășoară o mulțime de editare a ARN, dar nu în zonele pe care noi credem că sunt de interes”, spune Rajewsky. Cea mai interesantă descoperire a fost de fapt expansiunea dramatică a unui grup binecunoscut de gene ARN, microARN.
Au fost găsite un total de 42 de familii noi de miARN, în special în țesutul neural și mai ales în creier. Având în vedere că aceste gene au fost conservate în timpul evoluției cefalopodelor, echipa concluzionează că au fost în mod clar benefice pentru animale și, prin urmare, sunt importante din punct de vedere funcțional.
Rajewsky a cercetat miARN-urile de mai bine de 20 de ani. În loc să fie traduse în ARN mesager, care furnizează instrucțiuni pentru producerea de proteine în celulă, aceste gene codifică bucăți mici de ARN care se leagă de ARN-ul mesager și influențează astfel producția de proteine. Aceste situsuri de legare au fost, de asemenea, conservate de-a lungul evoluției cefalopodelor – un alt indiciu că aceste noi miARN-uri sunt de importanță funcțională.
Noi familii de microARN
„Aceasta este a treia cea mai mare expansiune a familiilor de microARN în lumea animală și cea mai mare din afara vertebratelor”, spune autorul principal Grygoriy Zolotarov, MD, un om de știință ucrainean care a efectuat un stagiu în laboratorul lui Rajewsky la MDC-BIMSB în timp ce termina școala de medicină la Praga și mai târziu. „Pentru a vă face o idee despre amploare, stridiile, care sunt și moluște, au dobândit doar cinci noi familii de microARN de la ultimii strămoși pe care i-au împărtășit cu caracatițele, în timp ce caracatițele au dobândit 90.”
Strdii, adaugă Zolotarov, nu sunt tocmai cunoscuți pentru inteligența lor.
Fascinația lui Rajewsky pentru caracatițe a început cu ani în urmă, în timpul unei vizite de seară la Monterey Bay Aquarium din California. „Am văzut această creatură așezată pe fundul rezervorului și am petrecut câteva minute – așa am crezut – uitându-ne unul la celălalt. El spune că a privi o caracatiță este foarte diferită de a privi un pește: „Nu este foarte științific, dar ochii lor emană un sentiment de inteligență”. Caracatițele au ochi „cameră” la fel de complexi ca și oamenii.
Din perspectivă evolutivă, caracatițele sunt unice printre nevertebrate. Au atât un creier central, cât și un sistem nervos periferic - unul care este capabil să acționeze independent. Dacă o caracatiță pierde un tentacul, tentaculul rămâne sensibil la atingere și se poate mișca în continuare. Motivul pentru care caracatițele sunt singurele care au dezvoltat astfel de funcții complexe ale creierului ar putea sta în faptul că își folosesc brațele foarte intenționat – ca instrumente pentru a deschide cochilii, de exemplu.
Caracatițele prezintă și alte semne de inteligență: Sunt foarte curioși și își pot aminti lucruri. De asemenea, pot recunoaște oamenii și, de fapt, îi plac pe unii mai mult decât pe alții. Cercetătorii cred acum că chiar visează, deoarece își schimbă culoarea și structurile pielii în timp ce dorm.
Creaturi asemănătoare extratereștrilor
„Se spune că dacă vrei să cunoști un extraterestru, mergi la scufundări. și împrietenește-te cu o caracatiță”, spune Rajewsky. Acum plănuiește să-și unească forțele cu alți cercetători de caracatiță pentru a forma o rețea europeană care va permite un schimb mai mare între oamenii de știință. Deși comunitatea este în prezent mică, Rajewsky spune că interesul pentru caracatițe este în creștere la nivel mondial, inclusiv în rândul cercetătorilor comportamentali.
El spune că este fascinant să analizăm o formă de inteligență care s-a dezvoltat complet independent de a noastră. Dar nu este ușor: „Dacă faci teste cu ei folosind mici gustări drept recompense, în curând își pierd interesul. Cel puțin, asta îmi spun colegii”, spune Rajewsky.
„Deoarece caracatițele nu sunt organisme model tipice, instrumentele noastre biologice moleculare erau foarte limitate”, spune Zolotarov. „Deci nu știm încă exact ce tipuri de celule exprimă noile microARN”. Echipa lui Rajewsky intenționează acum să aplice o tehnică, dezvoltată în laboratorul lui Rajewsky, care va face celulele din țesutul caracatiței vizibile la nivel molecular.
Comentarii:
Adauga Comentariu