Riepilogo: Le cellule staminali neurali dei cefalopodi funzionano in modo simile a quelle dei vertebrati durante lo sviluppo del sistema nervoso.
fonte: Harvard
I cefalopodi, che includono polpi, seppie e i loro cugini seppie, sono capaci di comportamenti davvero attraenti. Possono elaborare rapidamente le informazioni per trasformare forma, colore e persino consistenza e fonderle con l’ambiente circostante. Possono anche comunicare, mostrare segni di apprendimento spaziale e utilizzare strumenti per risolvere problemi. Sono molto intelligenti e possono anche annoiarsi.
Non è un segreto ciò che lo rende possibile: i cefalopodi hanno il cervello più complesso di tutti gli invertebrati del pianeta. Ma ciò che rimane un mistero è il processo. Fondamentalmente, gli scienziati si sono chiesti a lungo come fanno i cefalopodi a ottenere i loro grandi cervelli in primo luogo?
Il laboratorio di Harvard che studia il sistema visivo di queste creature dal corpo molle – dove sono concentrati i due terzi del tessuto centrale di elaborazione – pensa di essere vicino a scoprirlo. Dicono che il processo suoni sorprendentemente familiare.
I ricercatori del FAS Center for Systems Biology descrivono come hanno utilizzato una nuova tecnologia di imaging dal vivo per osservare la creazione di neuroni in un embrione quasi in tempo reale. Quindi sono stati in grado di tracciare quelle cellule attraverso lo sviluppo del sistema nervoso nella retina. Quello che hanno visto li ha sorpresi.
Le cellule staminali neurali che hanno rintracciato si stavano comportando in modo strano con il modo in cui queste cellule si comportano nei vertebrati mentre il loro sistema nervoso si è evoluto.
Si suggerisce che vertebrati e cefalopodi, sebbene divergano l’uno dall’altro 500 milioni di anni fa, non solo utilizzino meccanismi simili per creare i loro grandi cervelli, ma questo processo e il modo in cui le cellule funzionano, si dividono e si formano possono fondamentalmente dipingere il progetto necessario per sviluppare questo tipo del sistema nervoso.
“Le nostre conclusioni sono state sorprendenti perché molto di ciò che sappiamo sullo sviluppo del sistema nervoso nei vertebrati è stato a lungo ritenuto peculiare di questo lignaggio”, ha affermato Christine Koenig, ricercatrice senior dell’Università di Harvard e autrice senior dello studio.
“Notando il fatto che il processo è molto simile, quello che ci ha suggerito è che questi due sistemi hanno sviluppato indipendentemente due sistemi nervosi molto grandi che usano gli stessi meccanismi nella loro costruzione. Ciò che questo indica è che quei meccanismi – quegli strumenti – che gli animali usano durante l’evoluzione può essere importante per la costruzione di grandi sistemi nervosi”.
Gli scienziati del Koenig Laboratory si sono concentrati sulla retina di una seppia di nome Doryteuthis pealeii, più semplicemente conosciuto come un tipo di calamaro pinna lunga. I calamari crescono fino a quasi un piede di lunghezza e sono abbondanti nell’Oceano Atlantico nord-occidentale. Come feti sono assolutamente stupendi con una testa grande e occhi grandi.
I ricercatori hanno utilizzato tecniche simili a quelle che si sono diffuse per studiare organismi modello, come i moscerini della frutta e il pesce zebra. Hanno creato strumenti speciali e utilizzato microscopi avanzati in grado di acquisire immagini ad alta risoluzione ogni dieci minuti per ore e ore per vedere come si comportano le singole cellule. I ricercatori hanno utilizzato coloranti fluorescenti per contrassegnare le cellule in modo che potessero mapparle e seguirle.
Questa tecnologia di imaging dal vivo ha consentito al team di monitorare le cellule staminali chiamate cellule progenitrici neurali e il modo in cui sono organizzate. Le cellule formano un tipo speciale di struttura chiamata epitelio pseudo-stratificato. Il vantaggio principale è che le celle sono allungate in modo da poter essere imballate densamente.
I ricercatori hanno anche visto che i nuclei di queste strutture si muovevano su e giù prima e dopo la mitosi. Questo movimento è importante per mantenere i tessuti organizzati e per una crescita continua, hanno detto.
Questo tipo di struttura è universale nel modo in cui le specie di vertebrati sviluppano il cervello e gli occhi. Storicamente, è stato considerato uno dei motivi per cui il sistema nervoso dei vertebrati cresce così grande e complesso. Gli scienziati hanno osservato esempi di questo tipo di neuroepitelio in altri animali, ma il tessuto del calamaro che hanno osservato in questo caso era insolitamente simile a quello dei vertebrati per dimensioni, organizzazione e modo di muovere il nucleo.
La ricerca è stata condotta da Francesca R. Napoli e Christina M. Daly, assistenti di ricerca nel laboratorio di Koenig.
Successivamente, il laboratorio prevede di esaminare come appaiono i diversi tipi di cellule nel cervello dei cefalopodi. Koenig vuole determinare se è espresso in momenti diversi, come decidono di diventare un tipo di neurone rispetto a un altro e se questa azione è simile tra le specie.
Konig è entusiasta delle potenziali scoperte che ci attendono.
“Uno dei punti più importanti di questo tipo di lavoro è quanto sia importante studiare la diversità della vita”, ha detto Koenig. “Studiando questa diversità, puoi davvero tornare anche alle idee di base sul nostro sviluppo e alle nostre domande relative alla biomedicina. Puoi davvero parlare di queste domande. “
A proposito di questa ricerca in Neuroscience News
autore: Juan Celesar
fonte: Harvard
Contatto: Juan Celezar – Harvard
immagine: L’immagine è di pubblico dominio
ricerca originale: Accesso chiuso.
“L’evoluzione della retina dei cefalopodi mostra meccanismi di neurogenesi simili ai vertebratiScritto da Kristen Koenig et al. biologia attuale
Guarda anche
Riepilogo
L’evoluzione della retina dei cefalopodi mostra meccanismi di neurogenesi simili ai vertebrati
Mette in risalto
- Le cellule progenitrici retiniche del calamaro subiscono la migrazione nucleare intercinetica
- Vengono identificate cellule progenitrici, post-mitotiche e trascrizionalmente differenziate
- La segnalazione di notch può regolare sia il ciclo cellulare retinico che il destino cellulare nei calamari
Riepilogo
I cefalopodi coloidi, tra cui seppie, seppie e polpi, hanno un sistema nervoso ampio e complesso e occhi molto acuti, tipo fotocamera. Queste caratteristiche sono paragonabili solo con le caratteristiche che si sono evolute indipendentemente nel lignaggio dei vertebrati.
Le dimensioni del sistema nervoso di un animale e la diversità dei tipi cellulari che lo compongono sono il risultato della rigida regolamentazione della proliferazione e differenziazione cellulare durante lo sviluppo.
I cambiamenti nel processo di sviluppo durante lo sviluppo che portano a una diversità di tipi di neuroni e ad un’alterata dimensione del sistema nervoso non sono ben compresi.
Qui, abbiamo aperto la strada alle tecniche di imaging dal vivo e condotto un interrogatorio funzionale per mostrare quel calamaro Doryteuthis pealeii Utilizza i meccanismi durante la formazione dei neuroni retinici che sono caratteristici dei processi dei vertebrati.
Troviamo che le cellule progenitrici retiniche del calamaro subiscono la migrazione nucleare fino a quando non escono dal ciclo cellulare. Determiniamo la corrispondente organizzazione retinica delle cellule progenitrici, post-mitotiche e differenziate.
Infine, scopriamo che la segnalazione di Notch può regolare il ciclo cellulare retinico e il destino cellulare. Data l’evoluzione convergente di elaborati sistemi visivi in cefalopodi e vertebrati, questi risultati rivelano meccanismi comuni che sono alla base della crescita di primitivi neuronali altamente proliferativi.
Questo lavoro mette in evidenza i meccanismi che possono alterare la misura della varianza genetica e contribuire all’evoluzione della complessità e alla crescita del sistema nervoso animale.
