O descoperire evolutivă care „schimbă manual manualul”

Iată creierul mașinii. În această imagine a microscopului, emisfera stângă a creierului fluorescă în verde, iar dreapta strălucește magenta. Și totuși, în partea de jos a imaginii, nervii celor două culori pot fi văzuți conectându-se la cele două emisfere. Acest lucru arată că cei doi ochi ai mașinii sunt conectați la ambele părți ale creierului său, la fel ca și ochii umani. Credit: Reimprimat cu permisiunea RJ Vigouroux și colab. Știință 372: eabe7790 (2021)

Experiența MSU în biologia peștilor, genetică ajută cercetătorii să rescrie istoria evoluției și să modeleze viitoarele studii de sănătate.

Rețeaua de nervi care ne conectează ochii la creier este sofisticată, iar cercetătorii au demonstrat acum că a evoluat mult mai devreme decât se credea anterior, datorită unei surse neașteptate: peștele gar.

Ingo Braasch de la Universitatea de Stat din Michigan a ajutat o echipă internațională de cercetare să demonstreze că această schemă de conexiune era deja prezentă la peștii antici cu cel puțin 450 de milioane de ani în urmă. Acest lucru îl face mai mare cu aproximativ 100 de milioane de ani decât se credea anterior.

„Este pentru prima dată când una dintre publicațiile noastre a schimbat literalmente manualul cu care învăț”, a spus Braasch, profesor asistent la Departamentul de Biologie Integrativă de la Colegiul de Științe ale Naturii.

Pește grosier

Ochii acestei placente sunt conectați la creierul său într-un mod vechi și asemănător omului. Credit: Amabilitatea lui Ingo Braasch

Această lucrare, publicată online în jurnal Ştiinţă pe 8 aprilie 2021, înseamnă, de asemenea, că acest tip de conexiune creier-ochi este anterioară animalelor care trăiesc pe uscat. Teoria actuală a fost că această conexiune a evoluat mai întâi la creaturile terestre și, de acolo, a continuat spre oameni, unde oamenii de știință cred că ajută la percepția noastră de profunzime și viziunea 3D.

Și această lucrare, condusă de cercetători de la institutul public de cercetare Inserm din Franța, face mai mult decât să ne remodeleze înțelegerea trecutului. De asemenea, are implicații pentru viitoarele cercetări în domeniul sănătății.

Studierea modelelor animale este un mod neprețuit pentru cercetători de a afla despre sănătate și boli, dar extragerea conexiunilor din condițiile umane din aceste modele poate fi o provocare.

Peștele zebră este un model popular de animal, de exemplu, dar firele lor creier-ochi sunt foarte diferite de oameni. De fapt, acest lucru explică de ce oamenii de știință au crezut că legătura umană a evoluat mai întâi la creaturi terestre cu patru picioare sau tetrapode.

Brett Racicot, Ingo Braasch și Andrew Thompson

Ingo Braasch (centru) stă în 2019 alături de membrii echipei sale, managerul facilității auto Brett Racicot (stânga) și însoțitorul postdoctoral Andrew Thompson (dreapta), ținând o rochie spot cultivată în MSU. Credit: Amabilitatea lui Ingo Braasch

„Pești moderni, nu au acest tip de conexiune creier-ochi”, a spus Braasch. „Acesta este unul dintre motivele pentru care oamenii au crezut că este un lucru nou în tetrapode.”

Braasch este unul dintre cei mai mari experți din lume într-un alt tip de pește numit gar. O mașină a evoluat mai lent decât un pește zebră, ceea ce înseamnă că o mașină seamănă mai mult cu ultimul strămoș comun împărțit de pești și oameni. Aceste asemănări ar putea face ca o mașină să fie un model puternic pe animale pentru studii de sănătate, motiv pentru care Braasch și echipa sa lucrează pentru a înțelege mai bine biologia și genetica mașinii.

Acesta este, la rândul său, motivul pentru care cercetătorii Inserm au căutat Braasch pentru acest studiu.

“Fără ajutorul său, acest proiect nu ar fi fost posibil”, a spus Alain Chédotal, director de cercetare la Inserm și lider de grup al Institutului Vision din Paris. „Nu am avut acces la o mașină reperată, un pește care nu există în Europa și care ocupă o poziție cheie în arborele vieții”.

Pentru realizarea studiului, Chédotal și colegul său, Filippo Del Bene, au folosit o tehnică inovatoare pentru a vedea nervii care leagă ochii de creierul mai multor specii de pești. Aceasta a inclus exemplarele bine studiate de pește zebră, dar și exemplare mai rare, cum ar fi mașina Braasch și pulmonul australian furnizate de un colaborator la Universitatea din Queensland.

La peștele zebră, fiecare ochi are un nerv care îl conectează la cealaltă parte a creierului peștilor. Adică, un nerv conectează ochiul stâng la emisfera dreaptă a creierului și un alt nerv conectează ochiul drept la partea stângă a creierului său.

Ceilalți pești, mai „antici”, fac lucrurile diferit. Au proiecții vizuale ipsilaterale sau bilaterale. Aici, fiecare ochi are două conexiuni nervoase, una mergând de fiecare parte a creierului și asta este ceea ce au oamenii.

Cu o înțelegere a geneticii și evoluției, echipa ar putea privi înapoi în timp pentru a estima când au apărut aceste proiecții bilaterale. Privind în perspectivă, echipa este încântată să construiască pe această lucrare pentru a înțelege și a explora mai bine biologia sistemelor vizuale.

„Ceea ce am găsit în acest studiu a fost doar vârful aisbergului”, spune Chédotal. „A fost foarte încurajator să vedem răspunsul entuziast al Ingo și sprijinul călduros atunci când i-am prezentat primele rezultate. Abia așteptăm să continuăm proiectul cu el. ”

Braasch și Cédotal au remarcat cât de puternic a fost acest studiu datorită cooperării solide care a permis echipei să exploreze atât de multe animale diferite, despre care Braasch a spus că este o tendință în creștere în domeniu.

De asemenea, studiul i-a amintit lui Braasch de o altă tendință.

„Aflăm din ce în ce mai mult că multe lucruri despre care credeam că au evoluat relativ târziu sunt de fapt foarte vechi”, a spus Braasch, ceea ce îl face să se simtă un pic mai conectat la natură. „Învăț ceva despre mine uitându-mă la acești pești ciudați și înțelegând cât de vechi sunt propriile noastre părți ale corpului. Sunt încântat să povestesc evoluția ochilor cu o nouă întorsătură în acest semestru în clasa noastră de Anatomie comparată. “

Referință: „Proiecțiile vizuale bilaterale există la peștii osoși non-teleostici și preced apariția tetrapodelor” de Robin J. Vigouroux, Karine Duroure, Juliette Vougny, Shahad Albadri, Peter Kozulin, Eloisa Herrera, Kim Nguyen-Ba-Charvet, Ingo Braasch , Rodrigo Suárez, Filippo Del Bene și Alain Chédotal, 9 aprilie 2021, Ştiinţă.
DOI: 10.1126 / science.abe7790

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Zirconii antici datează începutul tectonicii plăcilor în urmă cu 3,6 miliarde de ani – un eveniment critic pentru a face pământul ospitalier pentru viață

Zirconii examinați de echipa de cercetare, fotografiați cu catodoluminiscență, tehnică cu care echipa a putut vizualiza interiorul cristalelor cu un microscop electronic cu scanare...

Putem face opioidele mai puțin dependente? [Video]

În 2017, milioane de oameni din întreaga lume erau dependenți de opioide și 115.000 au murit din cauza unui supradozaj. Opioidele sunt cele mai puternice...

Măsurile neconvenționale împotriva pandemiei și apărării nucleare pot proteja omenirea de catastrofe catastrofale

Lansarea mânerului SM-3 Block IB de la un crucișător cu rachete ghidate USS Lake Erie (CG 70). Credit: Marina SUA În curând viața pe...

Situl de legare a anticorpilor conservat în variantele de virus COVID-19 – impact mare pentru vaccinurile viitoare

O echipă de cercetare Penn State a descoperit că proteinele N din barza-covi-2 sunt stocate în toate coronavirusurile epidemice legate de îngrășăminte (sus, stânga:...

Mișcări ale electronilor de ceas în interiorul unui atom: viteza obturatorului de o milionime dintr-o miliardime de secundă

Reprezentarea artistică a experimentului. Întârzierea inerentă între emisia celor două tipuri de electroni duce la o elipsă caracteristică în datele analizate. În...

Newsletter

Subscribe to stay updated.