Głowonogi - do których należą ośmiornice, kałamarnice i ich kuzyni mątwy - są zdolne do naprawdę charyzmatycznych zachowań. Potrafią komunikować się, wykazują oznaki uczenia się przestrzennego i używają narzędzi do rozwiązywania problemów. Są tak inteligentne, że mogą się nawet nudzić.
Zarodek kałamarnicy.
Duże w nowym oknie >>
Potrafią również szybko przetwarzać informacje, aby zmienić kształt, kolor, a nawet teksturę, wtapiając się w otoczenie.
Nie jest tajemnicą, co sprawia, że jest to możliwe: Głowonogi mają najbardziej złożone mózgi ze wszystkich bezkręgowców na naszej planecie. Tajemnicą pozostaje jednak proces rozwoju. Naukowcy od dawna zastanawiają się, w jaki sposób głowonogi uzyskują swoje wielkie mózgi. Laboratorium z Harvardu, które bada układ wzrokowy tych miękkich stworzeń - w którym skupione są dwie trzecie ich centralnej tkanki przetwarzającej - uważa, że zbliżyło się do rozwiązania tego problemu. Proces, jak mówią, wygląda zaskakująco znajomo.
W pracy opublikowanej w Current Biology naukowcy z Centrum Biologii Systemów FAS opisują, jak wykorzystali nową technikę obrazowania na żywo, aby obserwować tworzenie się neuronów w embrionie w czasie niemal rzeczywistym. Następnie byli w stanie śledzić te komórki przez rozwój układu nerwowego w siatkówce. To, co zobaczyli, zaskoczyło ich.
Śledzone przez nich neuronalne komórki macierzyste zachowywały się w sposób niezwykle podobny do tego, jak komórki te zachowują się u kręgowców podczas rozwoju ich układów nerwowych. Sugeruje to, że kręgowce i głowonogi, mimo że dzieli je 500 milionów lat temu ewolucji, nie tylko używają podobnych mechanizmów do tworzenia swoich dużych mózgów, ale że ten proces i sposób, w jaki komórki działają, dzielą się i są kształtowane, stanowi pewien ogólny schemat wymagany do rozwoju tego rodzaju układu nerwowego.
"Nasze wnioski były zaskakujące, ponieważ wiele z tego, co wiemy o rozwoju układu nerwowego u kręgowców od dawna uważano za szczególne dla tej linii" - powiedziała Kristen Koenig, John Harvard Distinguished Fellow i starszy autor badania.
"Obserwując fakt, że proces jest bardzo podobny, zasugerowano nam, że te dwa niezależnie wyewoluowane bardzo duże systemy nerwowe używają tych samych mechanizmów do ich budowy. Co sugeruje, że te mechanizmy - te narzędzia, których zwierzęta używają podczas rozwoju, mogą być ważne dla budowania dużych układów nerwowych."
Naukowcy z Koenig Lab skupili się na siatkówce kałamarnicy zwanej Doryteuthis pealeii, znanej bardziej po prostu jako rodzaj kałamarnicy długopłetwej. Kałamarnice te dorastają do około stopy długości i występują obficie w północno-zachodnim Oceanie Atlantyckim. Jako embriony wyglądają uroczo, z dużymi głowami i dużymi oczami.
Naukowcy zastosowali podobne techniki do tych, które stały się popularne w badaniach organizmów modelowych, takich jak muszki owocowe czy zebra. Stworzyli specjalne narzędzia i użyli najnowocześniejszych mikroskopów, które mogły robić zdjęcia o wysokiej rozdzielczości co dziesięć minut przez wiele godzin, aby zobaczyć jak zachowują się poszczególne komórki. Badacze używali barwników fluorescencyjnych do oznaczania komórek, dzięki czemu mogli je mapować i śledzić.
Przykład danych obrazowania na żywo wygenerowanych w tej pracy. Błony komórek oka są znakowane barwnikiem fluorescencyjnym, co pozwala badaczom na wizualizację zachowania poszczególnych komórek podczas rozwoju.
Ta technika obrazowania na żywo pozwoliła zespołowi obserwować komórki macierzyste zwane neuronowymi komórkami progenitorowymi oraz to, jak są zorganizowane. Komórki te tworzą specjalny rodzaj struktury zwanej nabłonkiem pseudostratyfikowanym. Jej główną cechą jest to, że komórki są wydłużone, dzięki czemu mogą być gęsto upakowane. Badacze zaobserwowali również, że jądra tych struktur poruszają się w górę i w dół przed i po podziale. Ten ruch jest ważny dla utrzymania tkanki zorganizowanej i kontynuacji wzrostu, powiedzieli.
Ten typ struktury jest uniwersalny w tym, jak gatunki kręgowców rozwijają swój mózg i oczy. Dawniej uważano, że jest to jeden z powodów, dla których układ nerwowy kręgowców mógł rosnąć tak duży i złożony. Naukowcy obserwowali przykłady tego typu nabłonka neuronowego u innych zwierząt, ale tkanka kałamarnicy, na którą patrzyli w tym przypadku, była niezwykle podobna do tkanek kręgowców w swoim rozmiarze, organizacji i sposobie poruszania się jądra.
Następnie laboratorium planuje przyjrzeć się, jak powstają różne typy komórek w mózgach głowonogów. Koenig chce ustalić, czy ich ekspresja następuje w różnym czasie, w jaki sposób decydują się na przekształcenie w jeden typ neuronu, a w jaki w inny, i czy to działanie jest podobne u różnych gatunków.
Koenig jest podekscytowany potencjalnymi odkryciami, które są przed nami.
"Jednym z najważniejszych wniosków z tego typu pracy jest to, jak cenne jest badanie różnorodności życia" - powiedział Koenig. "Badając tę różnorodność, można rzeczywiście wrócić do podstawowych idei dotyczących nawet naszego własnego rozwoju i naszych własnych, biomedycznie istotnych pytań. Możesz naprawdę mówić do tych pytań".
Źródło: Phys.org: How squid and octopus get their big brains
Źródło: Current Biology: Cephalopod retinal development shows vertebrate-like mechanisms of neurogenesiss
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz