Động vật thân mềm Coleoid cephalopods, bao gồm mực ống, mực nang và bạch tuộc, có hệ thống thần kinh lớn và phức tạp cũng như đôi mắt kiểu máy ảnh có độ sắc nét cao. Để hòa nhập với môi trường xung quanh, chúng có thể nhanh chóng xử lý thông tin để thay đổi hình dạng, màu sắc và thậm chí cả kết cấu. Ngoài ra, chúng có thể tương tác với nhau, thể hiện các dấu hiệu học tập không gian và sử dụng các công cụ để giải quyết vấn đề. Họ thông minh đến mức khi chán nản, họ thậm chí còn gây rắc rối.
Điều vẫn còn bí ẩn là: làm thế nào động vật chân đầu phát triển những bộ não lớn đó ngay từ đầu. MỘT phòng thí nghiệm Harvard nghiên cứu hệ thống thị giác của những sinh vật thân mềm này tin rằng họ đã tiến gần đến việc tìm ra nó.
Các nhà khoa học đã sử dụng một kỹ thuật hình ảnh trực tiếp mới để xem các tế bào thần kinh được tạo ra trong phôi mực gần như trong thời gian thực. Họ đã có thể theo dõi những tế bào đó thông qua sự phát triển của hệ thống thần kinh trong võng mạc.
Họ đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng những tế bào gốc thần kinh này hoạt động rất giống với những tế bào ở động vật có xương sống trong quá trình hệ thần kinh sự hình thành. Các phát hiện ngụ ý rằng mặc dù động vật chân đầu và động vật có xương sống đã tách ra cách đây 500 triệu năm, nhưng quá trình mà cả hai loài này đạt được bộ não lớn là tương đương nhau. Ngoài ra, các hoạt động, sự phân chia và hình dạng của các tế bào có thể tuân theo một kế hoạch chi tiết cần thiết cho hệ thống thần kinh cụ thể này một cách hiệu quả.
Kristen Koenig, Nghiên cứu sinh xuất sắc của John Harvard và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Kết luận của chúng tôi thật đáng ngạc nhiên vì rất nhiều điều chúng tôi biết về sự phát triển hệ thần kinh ở động vật có xương sống từ lâu đã được cho là đặc biệt đối với dòng dõi đó. Bằng cách quan sát thực tế rằng quá trình này rất giống nhau, nó gợi ý rằng hai hệ thống thần kinh rất lớn, tiến hóa độc lập này đang sử dụng các cơ chế giống nhau để xây dựng chúng. Điều đó cho thấy rằng những cơ chế đó - những công cụ đó - mà động vật sử dụng trong quá trình phát triển có thể rất quan trọng để xây dựng các hệ thống thần kinh lớn.”
Các nhà khoa học tập trung vào võng mạc của một con mực tên là Doryteuthis pealeii. Tây Bắc Đại Tây Dương là nơi sinh sống của một lượng lớn dân số mực, có thể phát triển dài khoảng một foot. Đầu và mắt to của phôi khiến chúng trông giống các nhân vật hoạt hình đáng yêu.
Các nhà khoa học thường xuyên sử dụng các phương pháp để điều tra các loài mô hình như ruồi giấm và cá ngựa vằn. Để quan sát hành vi của từng tế bào riêng lẻ, họ đã phát triển các công cụ chuyên dụng. Họ đã sử dụng kính hiển vi hiện đại để chụp ảnh có độ phân giải cao cứ sau mười phút trong nhiều giờ. Để lập bản đồ và theo dõi các tế bào, các nhà nghiên cứu đã đánh dấu chúng bằng thuốc nhuộm huỳnh quang.
Nhờ kỹ thuật chụp ảnh trực tiếp, các nhà khoa học có thể quan sát các tế bào gốc được gọi là tế bào tiền thân thần kinh. Họ cũng quan sát tổ chức của họ. Một biểu mô giả tầng là một loại cấu trúc duy nhất được tạo ra bởi các tế bào. Các tế bào được kéo dài để chúng có thể được đóng gói chặt chẽ, đó là đặc điểm cơ bản của nó. Ngoài ra, trước và sau khi phân chia, các nhà khoa học nhận thấy hạt nhân của các thành tạo này dao động lên xuống. Tính di động này rất quan trọng để duy trì tổ chức của mô và cho phép tăng trưởng hơn nữa.
Cấu trúc này thường thấy trong quá trình phát triển não và mắt ở các loài động vật có xương sống.
Koenig nói, “Một trong những bài học lớn từ loại công việc này là việc nghiên cứu sự đa dạng của cuộc sống có giá trị như thế nào. Bằng cách nghiên cứu sự đa dạng này, bạn có thể quay trở lại những ý tưởng cơ bản về sự phát triển của chúng ta và những câu hỏi liên quan đến y sinh của chính chúng ta. Bạn có thể nói với những câu hỏi đó.
Tạp chí tham khảo:
- Francesca R. Napoli và cộng sự. Sự phát triển võng mạc của động vật chân đầu cho thấy các cơ chế hình thành thần kinh giống như động vật có xương sống. Hiện tại Sinh học. DOI: 10.1016 / j.cub.2022.10.027
