Głowonogi koleoidalne, w tym kalmary, mątwy i ośmiornice, mają duży i złożony układ nerwowy oraz bystre oczy typu kamery. Aby zasymilować się z otoczeniem, mogą szybko przetwarzać informacje, zmieniając ich kształt, kolor, a nawet teksturę. Ponadto mogą wchodzić w interakcje ze sobą, wykazywać oznaki uczenia się przestrzennego i wykorzystywać narzędzia do rozwiązywania problemów. Są tak inteligentne, że gdy się nudzą, nawet sprawiają kłopoty.
Zagadką pozostaje: w jaki sposób głowonogi w ogóle rozwinęły te duże mózgi. A Laboratorium Harvardu badająca układy wzrokowe tych stworzeń o miękkich ciałach, jest przekonana, że już prawie to rozpracowali.
Naukowcy wykorzystali nową technikę obrazowania na żywo do obserwowania neuronów powstałych w embrionach kałamarnic niemal w czasie rzeczywistym. Byli w stanie śledzić te komórki poprzez rozwój układu nerwowego w siatkówka.
Byli zaskoczeni odkryciem, że te nerwowe komórki macierzyste zachowywały się niezwykle podobnie do tych u kręgowców podczas system nerwowy tworzenie. Odkrycia sugerują, że chociaż głowonogi i kręgowce oddzieliły się 500 milionów lat temu, procesy, w wyniku których oba uzyskały duże mózgi, były porównywalne. Dodatkowo działania, podziały i kształty komórek mogą skutecznie podążać za planem potrzebnym dla tego konkretnego układu nerwowego.
Kristen Koenig, stypendystka John Harvard Distinguished Fellow i główna autorka badania, powiedziała: „Nasze wnioski były zaskakujące, ponieważ wiele z tego, co wiemy o rozwoju układu nerwowego u kręgowców, od dawna uważano za szczególne dla tej linii. Obserwując fakt, że proces ten jest bardzo podobny, zasugerowano, że te dwa niezależnie wyewoluowane, bardzo duże układy nerwowe wykorzystują do ich budowy te same mechanizmy. Sugeruje to, że te mechanizmy – te narzędzia – których zwierzęta używają podczas rozwoju, mogą być ważne w budowaniu dużych układów nerwowych.
Naukowcy skupili się na siatkówce kałamarnicy zwanej Doryteuthis pealeii. Północno-zachodni Ocean Atlantycki jest domem dla dużej populacji kałamarnica, który może urosnąć do około stopy długości. Duże głowy i oczy zarodków sprawiają, że przypominają urocze postacie z anime.
Naukowcy często stosowali podejścia do badania gatunków modelowych, np muszki owocówki i danio pręgowany. Aby obserwować zachowanie poszczególnych komórek, opracowano specjalistyczne instrumenty. Za pomocą najnowocześniejszych mikroskopów przechwytywali obrazy o wysokiej rozdzielczości co dziesięć minut przez wiele godzin. Aby zmapować i śledzić komórki, naukowcy oznaczyli je barwnikami fluorescencyjnymi.
Dzięki technice obrazowania na żywo naukowcy mogli obserwować komórki macierzyste zwane neuronalnymi komórkami progenitorowymi. Obserwowali także ich organizację. Nabłonek pseudostratyfikowany to unikalny rodzaj struktury tworzonej przez komórki. Komórki są wydłużone, dzięki czemu można je ciasno upakować, co jest jego zasadniczą cechą. Ponadto naukowcy odkryli, że przed podziałem i po nim jądra tych formacji oscylują w górę i w dół. Mobilność ta ma kluczowe znaczenie dla utrzymania organizacji tkanki i umożliwienia jej dalszego wzrostu.
Struktura ta jest powszechnie obserwowana w rozwoju mózgu i oczu u gatunków kręgowców.
Koenig powiedziany, „Jednym z najważniejszych wniosków płynących z tego rodzaju pracy jest to, jak cenne jest badanie różnorodności życia. Studiując tę różnorodność, możesz powrócić do podstawowych idei dotyczących naszego rozwoju i naszych własnych pytań istotnych biomedycznie. Możesz porozmawiać z tymi pytaniami.
Referencje czasopisma:
- Francesca R. Napoli i in. Rozwój siatkówki głowonogów wykazuje mechanizmy neurogenezy podobne do kręgowców. Current Biology, DOI: 10.1016 / j.cub.2022.10.027
