العلماء يكتشفون الأصل الجيني لحواسنا

العلماء يكتشفون الأصل الجيني لحواسنا

اكتشفت مجموعة بحثية من جامعة إنسبروك كيف تم تشكيل العقد القحفية الحسية.

حدد باحثو جامعة إنسبروك الأصل الجيني لحواسنا

حدد باحثون من جامعة إنسبروك الأصل الجيني لحواسنا. تكشف النتائج أن العقد الحسية في الجمجمة الفقارية تنشأ من برنامج جيني مشترك مع أقرب أقربائها الأحياء ، الغُلَاق.

من المفيد بالتأكيد أن يكون لديك رأس. قد يبدو هذا واضحًا ، لكن التطور خضع لرحلة طويلة لاختباره: سيطرت اللافقاريات على المياه في البداية عندما بدأت الحياة الحيوانية في الظهور. على الرغم من أن الفقاريات لديها بالفعل ملامح رأس ، إلا أنها نجحت في النهاية لأنها طورت رأسًا جديدًا متفوقًا. أتاح هذا "الرأس الجديد" انتشارًا مكانيًا وتكاثرًا واسعًا للخلايا الحسية ، مما أدى إلى تحسين إدراك البيئة المحيطة. كان هذا أيضًا حاسمًا لتطور نمط الحياة المفترسة.

جنين من الغلالة Ciona intestinalis. تظهر الصورة المجهرية الخلايا العصبية ثنائية القطب في منطقة الذيل (خضراء) وخلايا البشرة (أرجوانية).

العقد الحسية القحفية ضرورية لنقل الأحاسيس الخارجية إلى دماغ الفقاريات. يمكنك التفكير فيهم على أنهم عُقد عصبية تنتشر في جميع أنحاء الدماغ وتجمع المعلومات من الأعضاء الحسية. العملية الدقيقة التي تم من خلالها إنشاء هذه العقد لم تكن معروفة للعلماء حتى هذه النقطة. تم حل هذه الأسئلة أخيرًا من خلال دراسة نُشرت في دورية Nature في 18 مايو 2022.

النموذج الأولي للفقاريات

شاركت مجموعة البحث الخاصة بـ Ute Rothbächer من معهد علم الحيوان بجامعة إنسبروك بشكل حاسم في المرحلة الأخيرة من المشروع ، وهو تعاون دولي للعديد من المؤسسات ، صممته جامعة أكسفورد . تظهر النتائج التي توصلوا إليها أن العقد القحفية الحسية للفقاريات تنبثق من برنامج وراثي موجود أيضًا في أقرب أقربائها الأحياء ، الغلالة. في اليرقات اللاصقة ، توجد بعض الخلايا العصبية الحسية ، تسمى الخلايا العصبية ثنائية القطب الذيل ، في منطقة الذيل. تعمل هذه المنبهات الخارجية ، ولكنها مسؤولة أيضًا عن حركة الحيوان. في كل من subphyla الحيواني ، يتم تشكيل الهياكل المعنية بواسطة الجين Hmx.

يشرح روثباشر قائلاً: "إن الغلطات تشبه نموذجًا تطوريًا للفقاريات". "هناك فجوة تشريحية كبيرة بين البالغين من هذه subphyla ، لأنها تتكيف مع المنافذ البيئية. هذا يعقد البحث عن تطورها. لا يمكن تحديد الهياكل والآليات المشتركة إلا في المرحلة الجنينية - ربما كان سلفنا المشترك مشابهًا جدًا ليرقة الغلالة ".

كانت الكائنات الحية النموذجية للدراسة هي الجلكى ، وهي سمكة بدائية تشبه ثعبان البحر وغالبًا ما يشار إليها باسم `` الحفرية الحية '' ، و Tunicate Ciona intestinalis ، وهي محاطة بغطاء أنبوبي مصفر يحمي الحيوان وينقي الطعام.

الجين المحفوظ

قدم أليساندرو بيناتي ، طالب الدكتوراه في مجموعة أبحاث روثباشر ، بيانات حاسمة عن وظيفة الجين Hmx في سيونا. قام بتطبيق تقنية الجينات CRISPR-Cas9 لإخراج التسلسلات الجينية بشكل انتقائي ، بينما تم استخدام طريقة التحوير العابر للتعبير عن الجينات بشكل مفرط.

وجد الباحثون أن Hmx يتحكم في تطوير العصبونات ثنائية القطب الذيل في tunicates ، بينما في الفقاريات ، فإنه يفعل ذلك بالنسبة لـ Cranial Sensory Ganglia. من المثير للدهشة أن المقاطع الجينية لامبري Hmx التي تم إدخالها في DNA Ciona كانت نشطة بشكل مشابه مثل Hmx الخاصة بـ Ciona.

"لقد ثبت أن Hmx هو جين مركزي تم حفظه عبر التطور. لقد احتفظت بوظيفتها وهيكلها الأصلي ، وربما وجدت في هذا الشكل في السلف المشترك للفقاريات والطلقات ، "يشرح بيناتي. وبالتالي ، فإن العصبونات الحسية القحفية والخلايا العصبية ذات الذيل ثنائي القطب لها نفس الأصل التطوري ، وربما كان Hmx مشاركًا بشكل حاسم في تكوين أعضاء حسية للرأس عالية التخصص في الفقاريات.