לתוך המוח של ג'לי מסרק: מדענים חוקרים את האבולוציה של נוירונים

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on telegram
Share on whatsapp
Share on email
פרסומת
MAGNEZIX מגנזיקס


נוירונים, התאים המיוחדים של מערכת העצבים, הם אולי סוג התאים המסובך ביותר שאי פעם התפתח. בבני אדם, תאים אלו מסוגלים לעבד ולהעביר כמויות אדירות של מידע. אבל איך תאים מסובכים כאלה נוצרו לראשונה נותר ויכוח רב שנים.

כעת, מדענים ביפן חשפו את סוג השליח – מולקולות הנושאות אותות מתא אחד למשנהו – שככל הנראה פעל במערכת העצבים הקדומה ביותר.

המחקר, שפורסם ב-8 באוגוסט ב טבע אקולוגיה ואבולוציה, גם חשף קווי דמיון מרכזיים בין מערכת העצבים של שתי שושלות בעלי חיים המתפצלות מוקדם – שושלת המדוזות והכלניות (הנקראות גם קנדיריות) וזו של ג'לי מסרק (קטנופורים), והציתה מחדש השערה קודמת לפיה נוירונים התפתחו רק פעם אחת.

למרות פשטותם כביכול, מעט מאוד ידוע על מערכת העצבים של בעלי חיים עתיקים. מתוך ארבע שושלת החיות שהתפצלו לפני עלייתן של בעלי חיים מורכבים יותר, ידוע שרק ג'לי מסרק (השושלת הקדומה הראשונה שהתפצלה) וקנידיארים (השושלת העתיקה האחרונה שהתפצלה) הם בעלי נוירונים. אבל הייחודיות של מערכת העצבים של ג'לי מסרק בהשוואה לזו שנראת בקניידריות ובבעלי חיים מורכבים יותר, והיעדר נוירונים בשתי השושלות שהתפצלו ביניהם, הובילו כמה מדענים לשער שנירונים התפתחו פעמיים.

אבל פרופסור ווטנבה, שעומד בראש היחידה לנוירוביולוגיה אבולוציונית במכון למדע וטכנולוגיה של אוקינאווה (OIST), נותר לא משוכנע.

"אכן, לג'לי מסרק חסרים הרבה חלבונים עצביים שאנו רואים בשושלות בעלי חיים מפותחים יותר", אמר. "אבל עבורי, מחסור בחלבונים אלה אינו מספיק עדות לשני מקורות נוירונים עצמאיים."

במחקרו התמקד פרופ' ווטנבה בקבוצה עתיקה ומגוונת של שליחים עצביים. שרשראות פפטידים קצרות אלו, המכונות נוירופפטידים, מסונתזות תחילה בנוירונים כשרשרת פפטידים ארוכה, לפני שהן מתפצלות על ידי אנזימי עיכול לפפטידים קצרים רבים. הם הצורה העיקרית של שליח שנמצאת בקניידריות, וגם ממלאות תפקיד בתקשורת עצבית בבני אדם ובבעלי חיים מורכבים אחרים.

עם זאת, מחקר עבר שניסה למצוא נוירופפטידים דומים בג'לי מסרק לא הצליח. הבעיה העיקרית, הסביר פרופ' וואטנבה, היא שהפפטידים הקצרים הבוגרים מקודדים רק על ידי רצפים קצרים של DNA, ועוברים מוטציות תכופות בשושלות העתיקות הללו, מה שמקשה מדי על השוואת DNA. בעוד שהבינה המלאכותית זיהתה פפטידים פוטנציאליים, אלה עדיין לא אושרו ניסיוני.

אז, צוות המחקר של פרופ' ווטנבה ניגש לבעיה מכיוון חדש. הם חילצו פפטידים מספוגים, קנדידים וג'לי מסרק והשתמשו בספקטרומטריית המונים כדי לחפש פפטידים קצרים. הצוות הצליח למצוא 28 פפטידים קצרים ב-cnidarians וג'לי מסרק ולקבוע את רצפי חומצות האמינו שלהם.

כעת, כשהם מכירים את המבנים שלהם, החוקרים דמיינו את הפפטידים הקצרים תחת מיקרוסקופ פלואורסצנטי, מה שמאפשר להם לראות באילו תאים הם נוצרו הן בקניידריות והן בג'לי מסרק.

בג'לי מסרק, הם גילו שסוג אחד של תאים המבטאים נוירופפטידים נראה דומה לנוירונים קלאסיים, עם השלכות דקות הנקראות neurites שנמשכות החוצה מהתא.

אבל הפפטידים הקצרים יוצרו גם בסוג שני של תאים חסרי נויריטים. החוקרים חושדים שאלו יכולה להיות גרסה מוקדמת של תאים נוירואנדוקריניים – תאים שמקבלים אותות מנוירונים ואז משחררים אותות, כמו הורמונים, לאיברים אחרים בגוף.

החוקרים השוו גם את הגנים שבאו לידי ביטוי בנוירונים של קנידיאן וג'לי מסרק. הם גילו כי בנוסף לכמה נוירופפטידים קצרים משותפים, שני הנוירונים ביטאו גם מערך דומה של חלבונים אחרים החיוניים לתפקוד הנוירוני.

"אנו כבר יודעים כי נוירונים המבטאים פפטיד קנידיאריים הם הומולוגיים לאלו הנראים בבעלי חיים מורכבים יותר. כעת, נמצאו גם נוירונים של ג'לי מסרק כבעלי "חתימה גנטית" דומה, מה שמרמז כי לנוירונים אלה יש את אותו מוצא אבולוציוני", אמר. פרופ' ווטנבה. "במילים אחרות, סביר להניח שנירונים התפתחו רק פעם אחת."

משמעות הדבר היא, הוסיף פרופ' ווטנבה, כי נוירונים המבטאים פפטידים הם כנראה הצורה הקדמונית ביותר, כאשר נוירוטרנסמיטורים כימיים נוצרים מאוחר יותר. עבור פרופ' ווטנבה, הממצאים הללו מביאים שאלות חדשות ומרגשות לחזית המחקר שלו.

"אם זה נכון, הכי מעניין אותי לדעת – מאיפה הגיעו הנוירונים המבטאים פפטיד? ולמה החיה הקדמונית הייתה צריכה להתפתח נוירונים? עכשיו שיש לנו מושג ברור יותר איך נראו הנוירונים המוקדמים ביותר , מחקר על תפקידם המקורי יכול להתחיל."



קישור לכתבת המקור – 2022-08-08 23:21:41

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on telegram
Telegram
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר