Fisk bruger døvhedsgen til at mærke vandbevægelse

Fisk fornemmer vandbevægelse på samme måde som mennesker fornemmer lyd, ifølge ny forskning fra Case Western Reserve University School of Medicine. Forskere opdagede et gen, der også findes hos mennesker, hjælper zebrafisk med at omdanne vandbevægelse til elektriske impulser, der sendes til hjernen til opfattelse. Det delte gen gør det muligt for zebrafisk at mærke vandstrømningsretning, og det hjælper også celler inde i det menneskelige øre med at fornemme en række lyde.

Genet koder for et protein i hårceller, de celler, der modtager lyd inde i øret. Mutationer i genet kan forårsage døvhed hos mennesker. Udover inden i deres ører, zebrafisk har hårceller langs hele deres krop for at fornemme vandstrømmen. Hårceller på overfladen af ​​zebrafisklegemer vender i forskellige retninger for at mærke vand, der bevæger sig rundt om dem. Men, den nye undersøgelse fandt ud af, at hårceller i forskellige retninger ikke er identiske som tidligere antaget - hver bruger døvhedsgenet lidt forskelligt.

"Vi fandt påvisning af vandgennemstrømning fra fiskens forside mere afhængig af zebrafiskgenet tmc2b end vandstrømmen fra fiskens bagside, "sagde Brian McDermott Jr. Ph.d., lektor i otolaryngologi ved Case Western Reserve University School of Medicine og University Hospitals Cleveland Medical Center. "Vand, der strømmer fra fiskens forside, ledsager svømning fremad, derfor, det er rutine. Men vand, der kommer bagfra, kan betyde et rovdyr på jagt. Zebrafisk bruger derfor forskellige molekylære mekanismer til at skelne vandstrømningsretning. "

McDermott og Ruben Stepanyan, Ph.d., adjunkt i otolaryngologi ved Case Western Reserve University School of Medicine offentliggjorde resultaterne i dag i Naturkommunikation . Undersøgelsen dykker ned i mekanotransduktion - hvordan hårceller fornemmer mekaniske lydbølger, eller i dette tilfælde vandbølger, og konvertere dem til hjernesignaler. McDermotts team opdagede, at hårceller på zebrafiskhuden bruger forskellige mekanotransduktionsgener - som tmc2b - afhængigt af deres orientering. "Ikke alle hårceller er ens. De er forskellige baseret på den retning, de vender mod, og det er nøglen til at registrere retningen af ​​vandstrømmen, "Sagde McDermott. Undersøgelsen identificerer tmc2b som central for mekanotransduktion. Genet er påkrævet for hårceller til at overføre signaler til hjernen, som kunne forklare dens rolle i genetisk døvhed. "Vores fund er direkte forbundet med menneskelig hørelse, "McDermott sagde." Vi studerede et zebrafiskgen, der er analogt med et humant gen, der forårsager døvhed, og her viser vi, at defekten er i gang med mekanotransduktion. "

Forskerne brugte deres fund til at oprette et "mekanosensorisk kort" over zebrafiskhårceller. Kortet viser, hvordan en hårcelles placering og orientering hænger sammen med dens evne til at mærke vandbevægelse. Det viser også, hvordan forskellige hårceller kræver, eller kan fungere uafhængigt, af døvhedsgenet tmc2b. Kortet kunne informere fremtidige undersøgelser relateret til mekanisk transduktion af menneskelige hårceller, og årsagerne til genetisk døvhed.

Sagde McDermott, "Zebrafisk hårceller er særligt tilgængelige til eksperimenter, i modsætning til hårceller i pattedyrs øre, så de giver en særlig fordel. Du kan studere udviklingen og funktionen af ​​intakte hårceller til et højere niveau hos fisk end pattedyrets øre. "

Forskelle i hårceller hjælper fisk med at mærke vandstrømningsmønstre - og kan også hjælpe mennesker med at mærke forskellige lyde. "Hos pattedyr, hårceller er ørets sanseceller, "McDermott sagde." Vores fund tyder på, at hos pattedyr, herunder mennesker, der kan være molekylære forskelle mellem hårceller, der giver os mulighed for at høre det vidunderlige udvalg af lyde, vi nyder. "