A tudósok rájöttek, milyen megkülönböztető lehet egy féreg: átfedő szagérzékelők egyedülálló rendszerét fedezték fel

A tudósok rájöttek, milyen megkülönböztető lehet egy féreg: átfedő szagérzékelők egyedülálló rendszerét fedezték fel
A tudósok rájöttek, milyen megkülönböztető lehet egy féreg: átfedő szagérzékelők egyedülálló rendszerét fedezték fel
Anonim

Mivel a 302 idegből mindössze 32 foglalkozik a világában átsodródó szagok észlelésével, az alacsony orsóféreg nehezen érzi az ételszagot, nem is beszélve arról, hogy megkülönbözteti a barátot az ellenségtől. A kutatók azonban felfedezték az egymást átfedő érzékelők egyedülálló rendszerét, amely lehetővé teszi a lény számára, hogy meg tudja különböztetni a szagokat.

Úgy tűnik, hogy a rendszert jól megtervezték az idegbeteg féreg számára. Egerekben és emberekben a milliónyi szagérzékelő ideg mindegyikének csak egyféle szagérzékelő receptora van, ami lehetővé teszi az agy számára, hogy különbséget tegyen a szagok között azáltal, hogy nyomon követi, melyik ideg végezte az érzékelést.De a sok szag észlelésének szükségessége és a rendelkezésre álló idegek szűkössége közötti kompromisszum eredményeként a kerekférgek szagérzékelő neuronjai különböző szagok receptoraival vannak teletűzve. Biológiai fejtörő volt, hogy egy ideg, amely sok szagot érzékel, hogyan tud különbséget tenni közöttük.

A San Francisco-i Kaliforniai Egyetem tudósai okos kombinációs stratégiát fedeztek fel a férgek szagérzékelő idegeiben. Megállapították, hogy a páros idegek receptorai ugyanazokra a szagokra vannak hangolva, de a pár minden tagja olyan egyedi szagokra hangolt receptorokat is támogat, amelyeket a partner nem észlel.

Ezzel a részben átfedő érzékelőrendszerrel az idegpárok több szagot képesek érzékelni, mint amennyi lehetséges lenne, ha azonos receptorokkal rendelkeznének, vagy akár teljesen más szagokra hangolnák őket – állapították meg a tudósok. Ennél is fontosabb, hogy a kombinatorikus megközelítés lehetővé teszi az idegpárok számára, hogy különbséget tudjanak tenni a különböző szagok között, ami életmentő tulajdonság, ha a féregnek meg kell találnia egy táplálékforrást az aromák megdöbbentő sorában.

"A féreg elképesztően összetett szenzoros problémákat tud megoldani kevés szaglóideg felhasználásával" - mondta a tanulmány vezető kutatója, Cornelia I. Bargmann, PhD, a Howard Hughes Orvosi Intézet kutatója, valamint az anatómia professzora és alelnöke. UCSF.

"Minden idegsejtnek van egy privát ablaka a szagok világába, és van egy közös ablaka a partnerével. Bármely idegsejt összezavarodhat, de a privát és a megosztott információk összehasonlításával az állat mindent szétválogat és megkülönböztet. a szagok lehetséges kombinációi."

A kombinatorikus megközelítés egyedülálló lehet ennek az egyszerű lénynek, javasolja Bargmann, de lehet nyoma is annak, hogy a magasabb rendű organizmusok, köztük az emberek hogyan oldják meg ugyanazt a problémát: hogyan képes egy érzékszervi rendszer vagy az agy egy másik része feldolgozni egy szinte korlátlan számú környezeti jelzés véges számú ideggel.

"Szeretnénk megérteni a gének, a sejtek és a viselkedés közötti összefüggést az agyban" - mondta. az agy minden sejtje használja."

A kutatás a Nature április 5-i számában jelent meg. Vezető szerző Paul D. Wes, PhD, posztdoktori tudós Bargmann laboratóriumában. (Ugyanabban a számban egy párhuzamos tanulmányban egy oregoni kutatócsoport hasonló eredményeket talált a féreg ízlelőközpontjában, egy olyan rendszerben, amely az emberek ízlelőrendszeréhez hasonlóan szerveződik.)

A szóban forgó féreg a C. elegans, vagy még elegánsabban a Caenorhabditis elegans, egy milliméter hosszú talajlakó, amelyet genetikusok és fejlődésbiológusok széles körben vizsgáltak, mivel számos fejlődési folyamatot és ösztönös viselkedést mutat, amelyek a magasabb rendű szervezetekre jellemzőek. A féreg apró és átlátszó, nagyon kicsi az agya, amely részletesen tanulmányozható.

Az UCSF-tanulmányban a legfontosabb szagok a benzaldehid voltak, amelyek kissé mandula illatot árasztanak, és a butanon, amelynek olajos illata van. Feltételezik, hogy mindkettőt baktériumok, a féreg tápláléka termelik, de mindkettő átható szag is lehet hasznos információ nélkül.Ilyen körülmények között egy értelmes féregnek figyelmen kívül kell hagynia őket, mondta Bargmann.

A tudósok megvizsgálták egy féreg azon képességét, hogy különbséget tegyen a két szag között úgy, hogy magas koncentrációjú butanon hatásának tették ki, majd tesztelték, hogy ebben a szagkörnyezetben mennyire vonzódik a benzaldehidhez.

Megvizsgálták egy pár szaglóneuron, az AWC néven ismert szagérzékelési képességét, amely tíz éve a Bargmann-laboratórium középpontjában áll. Kutatócsoportja megállapította, hogy ez az idegpár nemcsak legalább öt vonzó szagot érzékel, hanem különbséget is tud tenni a szagok között.

A labor nemrégiben felfedezte, hogy a két neuron, amelyekről azt hitték, hogy egy pár azonos bal-jobb elemei, valójában egyetlen finom, de kritikus vonatkozásban különböznek egymástól. Az idegek fejlődése során az STR-2 néven ismert szagreceptor az egyik idegen aktívvá válik, a másikon viszont nem. Az, hogy a receptor a bal vagy a jobb idegben expresszálódik, látszólag véletlenszerű – állapították meg.

Bargmann és Wes standard technikákkal kereste a mutáns férgek között azokat, amelyek nem tudták kimutatni a különbséget a benzaldehid és a butanon között, majd kimutatták, hogy ezek a ky542 néven ismert genetikai mutánsok mindkét oldalon aktív STR-2 receptort tartalmaznak. az AWC neuronpár tagjai, ellentétben a normál férgekkel.

Megmutatták továbbá, hogy a normál férgek esetében a párosított AWC sejtek egyikének lézersugárral történő megölésével előidézhetik ezt a szagmegkülönböztetési hiányt. Vagy a mutáns férgek, vagy az operált férgek tökéletesen érzékelték mindkét szagot, de az egyik AWC neuron megváltozásával a megkülönböztetés elveszett. Az észlelés és a megkülönböztetés közötti különbség az érzékszervi magasabb szintű feldolgozás első lépése, mondta Bargmann, és a kísérlet megmutatta, hol történik ez a lépés.

A páros AWC idegek közül csak az egyik, amelyik expresszálja az STR-2-t, reagál a butanonra – állapították meg a tudósok –, miközben ez a neuron és az STR-2-csendes partnere is képes kimutatni a benzaldehidet.A csendesített STR-2-vel ellátott ideg a butanon és a benzaldehid megkülönböztetéséhez szükséges, mivel anélkül érzi a benzaldehid szagát, hogy érzékelné a zavaró butanonszagot. Az elhallgatott ideg viszont egy harmadik szagot, egy vajas szagot érzékel, amelyet partnere nem tud észlelni. Tehát minden idegsejt képes felismerni a vajas vagy olajos szagokat, de mindkettőt nem, és mindkettő felismeri a mandulaszerű szagokat. A privát és a megosztott információk összehasonlításával az állat több szagot tud észlelni, mintha a páros idegek mindegyike teljesen más szagokat érzékelne.

A kutatást a Howard Hughes Medical Institute és a National Institutes of He alth finanszírozza.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Rólunk
Olvass tovább

Rólunk

A fishcustomaquariums.com webhelyről

Kapcsolatok
Olvass tovább

Kapcsolatok

A fishcustomaquariums.com oldal elérhetőségei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei
Olvass tovább

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei

A fishcustomaquariums.com adatvédelmi irányelvei