O caracatiță ar putea fi următorul organism model

O caracatiță ar putea fi următorul organism model

Oamenii sunt mai strâns înrudiți cu dinozauri decât cu caracatițele. Linia noastră s-a despărțit de cea a cefalopodelor—clasa fără spinare care include caracatițe, calmari și sepie—cu jumătate de miliard de ani în urmă.Creierul de caracatiță nu are oricare dintre caracteristicile anatomice majore ale creierului de vertebrate. , iar majoritatea neuronilor animalelor sunt distribuiți mai degrabă pe brațe decât în ​​cap.

Cu toate acestea, caracatițele sunt extrem de inteligente, cu un creier mai mare pentru dimensiunea corpului lor decât toate animalele, cu excepția păsărilor și mamiferelor. Sunt capabile să aibă comportamente cognitive de ordin înalt, inclusiv utilizarea instrumentelor și rezolvarea problemelor, chiar și să descopere cum să deșurubați capacele borcanelor pentru a avea acces. Din ce în ce mai mult, unii cercetători sugerează că combinația de inteligență a caracatițelor și diferența totală față de oameni ar putea să le facă un model ideal pentru a deduce reguli comune care guvernează funcția complexă a creierului, pe lângă faptul că dezvăluie noi soluții neurologice pe care le-au evoluat cefalopodele.

Oamenii de știință au apelat adesea la animale, printre ele Drosophila muștele de fructe, peștele zebră și Caenorhabditis elegans Dar dintre toate „speciile model” studiate pe scară largă și care sunt ușor de crescut în laborator, rozătoarele, cum ar fi șoarecii, au jucat cel mai mult instrument în înțelegerea modului în care funcționează creierul.

„Avantajul șoarecelui este că creierul său este remarcabil de similar cu creierul uman, avantajul caracatiței este că este remarcabil de diferit”, spune Gül Dölen, neuroștiință la Universitatea Johns Hopkins. Comparând și contrastând aceste sisteme cu ale noastre, spune ea, „vă oferă acea putere logică de reducere.” Nematodele și muștele de fructe sunt, de asemenea, foarte diferite de oameni, observă ea, dar caracatițele eclipsează aceste nevertebrate în termeni de complexitate. creaturi sofisticate, Dölen și alți oameni de știință le susțin. devin cel mai nou model de organism din domeniu.

Folosirea caracatițelor pentru a obține o perspectivă asupra propriei specii a fost propusă inițial de neurofiziologul JZ Young în anii 1960. Ideea a fost la îndemână în 2015, când oamenii de știință au secvențiat primul genom de caracatiță, pentru caracatița cu două puncte din California. „Nu am avut înainte”, spune Clifton Ragsdale, neurobiolog la Universitatea din Chicago, care a fost coautor al studiului genomului caracatiței în Natură..

Ca și în cazul altor specii model, publicarea genomului caracatiței a deschis calea pentru moduri critice de investigare, spun cercetătorii, acestea includ utilizarea ingineriei genetice pentru a investiga modul în care funcționează creierul, mărirea unde sunt exprimate anumite gene și explorarea evoluției. .prin calcularea diferenţelor dintre genele caracatiţei şi cele ale altor specii.

„Ne aflăm într-un moment foarte interesant pentru a lucra cu aceste animale remarcabile”, spune Caroline Albertin, un biolog evoluționist în dezvoltare la Laboratorul de biologie marine din Woods Hole, Massachusetts, și autor principal al studiului genomului ocean of research and questions. pe care trebuie să-l explorăm.”

În acest scop, cercetătorii au început să dezvolte versiuni pentru cefalopode ale acelorași instrumente moleculare pe care cei care lucrează cu șoareci sau muște le consideră de la sine înțelese. Biologie actualăAcum, aceeași echipă lucrează la inițieri de gene care, de exemplu, vor permite oamenilor de știință să introducă indicatori de activitate în celulele caracatiței. Acest proces le va permite să studieze activitatea neuronală a animalelor în timp real, spune cercetătorul de la Laboratorul de biologie marine Joshua Rosenthal. care a fost coautor al studiului knockout. „Odată ce vom avea următorul pas”, spune el, „cred că comunitatea tocmai va începe să explodeze.”

Cercetările se accelerează deja.În 2018, Dölen și co-autorul Eric Edsinger au administrat caracatițe cu MDMA și au descoperit că, deși sunt de obicei antisociale, ele răspund la o inundație indusă de droguri de neurotransmițător serotonină în același mod în care o fac oamenii: se relaxează și devin mai mult. Prin analiza genomului, oamenii de știință au confirmat, de asemenea, că caracatițele posedă aceiași transportatori de serotonină de care se leagă MDMA la vertebrate. Biologie actualăaceastă descoperire sugerează că socialitatea ar putea implica un mecanism molecular mai degrabă decât să fie înrădăcinată în anumite regiuni ale creierului vertebratelor.

Alte laboratoare investighează modul în care brațele caracatiței simt și interacționează cu mediul lor cu aport minim din partea creierului. Celulă „Acesta este un exemplu al modului în care trebuie să luăm în considerare studiul vieții în toate formele și dimensiunile pentru a înțelege cu adevărat modul în care adaptările moleculare și celulare dau naștere la caracteristici și funcții unice ale organismului”, spune Nicholas Bellono, biolog molecular și celular la Universitatea Harvard și autor principal al Celulă studiu.

Oamenii de știință vor avea în curând și mai multe resurse de care să se folosească. În 2016, Laboratorul de Biologie Marină a lansat un program de reproducere a cefalopodelor pentru cultivarea animalelor de cercetare. Albertin și managerul de program Bret Grasse lucrează acum cu Dölen și alți colegi pentru a secvența genomul Octopus chierchiae— O minge de golf – la o specie din America Centrală de mărimea unei mandarine, care este candidatul principal pentru un organism model de caracatiță. O. chierchiae’Dimensiunea mică ar face-o ideală pentru creșterea într-un laborator și, spre deosebire de alte specii de caracatițe, oamenii de știință au descoperit cum să o crească.

Cefalopodele vor aduce, fără îndoială, mai multe perspective asupra biologiei fundamentale. Ar putea urma, de asemenea, descoperiri tehnologice. Cercetătorii materialelor sunt interesați de pielea animalelor pentru capacitatea sa incredibilă de camuflaj, de exemplu, iar oamenii de știință din computere ar putea, într-o zi, să se bazeze pe sistemele separate de învățare și memorie ale caracatițelor. — Unul pentru viziune și unul pentru simțurile tactile — pentru noi abordări ale învățării automate.

Caracatițele ar putea inspira, de asemenea, progresele ingineriei biomedicale.Rosenthal studiază ratele incredibil de ridicate ale cefalopodelor de editare a ARN, care ar putea duce într-o zi la noi tehnologii de ștergere a mutațiilor nedorite codificate în genomul uman.Ragsdale investighează modul în care caracatițele își regenerează rapid brațele, cordoanele nervoase și toate „Biologia a găsit aproape o soluție la aproape orice”, spune Rosenthal. „Trebuie doar să o găsim.”

Leave a Comment

Adresa ta de email nu va fi publicată.