Având în vedere cefalopodul | Animal de laborator

În câte moduri poate evoluția să creeze un creier complex? „Toate creierele mamiferelor sunt într-adevăr similare, așa că studiem modele comparative precum șobolanii și șoarecii pentru a înțelege creierul uman, dar nu ajunge la această întrebare mai mare: care sunt principiile fundamentale ale creierului complex?” întreabă Robyn Crook, cercetător la Universitatea de Stat din San Francisco.

„Trebuie să avem ceva care să aibă într-adevăr o istorie evolutivă separată și să fie fundamental diferit”, spune ea. „Cefalopodele sunt perfecte pentru asta.”

Wunderpus photogenicusminunat și fotogenic.
Credit: R. Crook

Cefalopodele sunt un grup unic, caracterizat printr-o cefalizare considerabilă – cuvântul „cefalopod” înseamnă literal „cap-picior”. Există aproximativ 800 de specii vii care au evoluat de peste 500 de milioane de ani, iar animalele se încadrează în una dintre cele patru grupe principale: caracatițe, calmari, sepie și nautile (dintre care există doar un număr mic de reprezentanți vii). Clasa Cephalopoda se află în Phylum Mollusca, dar spre deosebire de majoritatea rudelor lor cu coajă tare, cefalopodele sunt, în cea mai mare parte, nevertebrate cu corp moale; numai speciile de nautilus păstrează o coajă externă, deși sepiele găsesc o mică structură din „pen-ul” chitinos găsit în mantale. Cele mai mici cefalopode cunoscute cântăresc mai puțin de un gram și se întind doar cu un centimetru, în timp ce cele mai mari, precum calmarul gigant numit potrivit, poate avea o lungime de peste 30 de picioare și cântărește câteva sute de lire sterline.

Animalele nu sunt străine de cercetare. Fiziologii Alan Hodgkin și Andrew Huxley au primit Premiul Nobel pentru Fiziologie sau Medicină în 1963 datorită calmarului cu aripioare lungi și a axonilor săi giganți, care i-au ajutat pe cei doi să stabilească bazele canalelor ionice și modul în care sistemul nervos conduce curentul electric.

Diferite cefalopode au continuat să fie studiate de cercetători care doresc să-și înțeleagă mai bine abilitățile unice1. În ciuda cât de diferiți sunt de mamifere și de alte vertebrate, cefalopodele au evoluat neuronatomii complexe, sisteme senzoriale și comportamente. Au și mai multe atribute extraterestre, cum ar fi capacitatea de a regenera țesutul, de a schimba forma și modelele pielii și chiar de a-și edita propriul ARN.

Bobtail-ul genial Euprymna scolopes.
Credit: R. Crook

Roger Hanlon, un om de știință la MBL care a lucrat cu o serie de cefalopode de-a lungul carierei sale, vede în ele potențialul de a completa animalele de laborator mai tradiționale, cum ar fi rozătoarele, primatele non-umane și alte nevertebrate mici. „Cred că se potrivește acolo pentru că este un alt creier, este un alt model”, spune el. „Este singurul exemplu pe care îl avem în evoluție și filogenie în care un alt grup de animale nu a mers pe calea vertebratelor și a produs încă un creier foarte mare, complex și ceea ce arată ca un comportament la fel de complex.” Ei ar putea realiza modele biomedicale interesante, modele biologice de bază sau chiar modele de bioinginerie, sugerează el.

Cu multe specii din care să aleagă, câmpul ar putea beneficia de convergerea pe câteva „modele”. Dar ce ar trebui să aleagă un cercetător? „Toți își doresc modelul perfect”, spune Hanlon. Ideal este un cefalopod mic, cu un ciclu de viață scurt, care va produce în mod fiabil ouă și larve mari și transparente și care prezintă un comportament complex. „Nu există astfel de specii, din câte știm”, spune el.

Există totuși câțiva candidați convingătoare, dintre care unii au fost deja folosiți de mult timp în cercetare. Există sepia europeană, Sepia officinalis, cu sute de publicații la numele său, sugerează Hanlon. Sau calamarul bobtail hawaian, Euprymna scolopes, bine stabilit de Margaret McFall-Ngai la Universitatea din Hawaii ca model de simbioză gazdă-microb; Joshua Rosenthal de la MBL a primit recent un premiu NSF EDGE pentru a dezvolta în continuare bobtail-ul în prima specie de cefalopodă tratabilă genetic. Există și caracatițe de luat în considerare. În 2015, primul cefalopod care a avut genomul secvențial a fost caracatița cu două puncte, Caracatița bimaculoides2. Alte cefalopode sunt probabil să urmeze în curând.

„Speranța”, spune Crook, al cărui laborator lucrează cu o varietate de caracatițe, calmari și sepie, „că, odată ce putem începe să obținem unelte foarte bune pentru câteva specii diferite, câmpul în ansamblu ar putea fi capabil să converge. pe acele animale.” Cu modele standard, practicile standard pot fi stabilite și îmbunătățite.

Trecerea către standarde este un aspect important, având în vedere starea reglementărilor cefalopodelor. „Problema de reglementare este într-un moment cu adevărat interesant în acest moment, deoarece aproape peste tot în afara SUA există reglementări asemănătoare vertebratelor privind cercetarea cefalopodelor”, spune Crook. „Există o cerință de a oferi o locuință adecvată și analgezie și anestezie adecvate și eutanasie adecvată și toate lucrurile care ar fi necesare pentru animalele vertebrate.”

În 1986, inclusiv Marea Britanie Octopus vulgaris ca specie protejată în Animale [Scientific Procedures] Act 1986. Canada a reglementat utilizarea cefalopodelor în cercetare în 1991, Noua Zeelandă și Australia în 1999 și respectiv 2004, Norvegia în 2011. Directiva europeană 2010/63/UE a adoptat protecții începând cu 1 ianuarie 2013.

„Modul în care este încadrată legislația, spune doar că este necesar să se minimizeze durerea, suferința, suferința și răul de durată”, spune Daniel Osorio, cercetător în viziune la Universitatea din Sussex, care a fost implicat în eforturile Uniunii Europene de a educați și instruiți cercetătorii de cefalopode cu privire la respectarea reglementărilor pe care nu trebuiau să le ia în considerare înainte. În ceea ce privește alte specii reglementate din Europa, există scale de severitate – ușoare, medii și severe – pentru a ghida evaluările3. Nu există nicio diferență în principiul aplicării scalei la cefalopode, spune el, „dar se știe mult mai puțin despre ele”.

„În SUA, nu suntem reglementați în niciun fel”, spune Crook, dar „ne aflăm într-o poziție interesantă de a putea oferi suport probatoriu pentru reglementările care sunt deja în vigoare în alte țări”.

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.