Studerer du skizofreni hos planter? Forskere giver det en chance

Hvad hvis videnskabsmænd kunne studere menneskelig psykiatrisk sygdom i planter? Yale-forskere tror, ​​det er muligt, og de har taget et vigtigt første skridt. I en undersøgelse offentliggjort 2. juni i Cellular and Molecular Life Sciences , undersøgte de et gen meget ens i både planter og pattedyr og så på, hvordan det påvirker adfærden hos hver.

Tamas Horvath, Jean og David W. Wallace-professoren i sammenlignende medicin og seniorforfatter af undersøgelsen, har tænkt på denne mulighed i nogen tid.

"For år siden begyndte jeg at blive interesseret i denne idé om, at enhver levende organisme skal have en vis homologi, en vis lighed i, hvordan de er, eller hvad de gør," sagde han.

Da han begyndte at studere adfærd og mitokondrier - specialiserede strukturer i celler, der genererer energi - blev denne idé ved med at vende tilbage til ham. Han mente, at hvis man kunne ændre mitokondrielle gener i dyr og se, hvilken adfærd ændrede sig, og derefter prøve det samme som lignende gener i planter, ville det måske i sidste ende være muligt at bedre forstå menneskelig adfærd gennem studier af planter. Hvis du tager den idé endnu et skridt, sagde Horvath, er det måske muligt at udvikle en skizofren-lignende plante.

"Hvis du kunne udvikle en sådan model, så betyder det, at du ville have alternative arter, ikke kun pattedyr, som du kan undersøge aspekter af menneskelig adfærd med," sagde Horvath, der bemærkede, at dette er målet med sammenlignende medicin, for at se, hvordan ikke -menneskelige modeller kan bruges til at studere menneskelige forhold.

Til denne undersøgelse undersøgte Horvath og hans kolleger et mitokondrielt gen (Friendly Mitochondria eller FMT) fundet i en lille blomstrende plante kaldet Arabidopsis thaliana og et meget lignende gen (Clustered mitochondria homolog eller CLUH) fundet i mus.

Mitokondrier regulerer vigtige funktioner som stofskifte og er afgørende for at opretholde sundheden. Hos både planter og mennesker kan dysfunktionelle mitokondrier påvirke udviklingen og føre til sygdom, herunder neurodegenerative sygdomme som Alzheimers sygdom, Parkinsons sygdom, Huntingtons sygdom og skizofreni hos mennesker.

Til undersøgelsen sammenlignede forskerne typiske planter, planter uden FMT og planter med overaktiv FMT for bedre at forstå genets rolle. De fandt ud af, at det påvirker mange vigtige egenskaber, herunder spiring eller frøspiring, rodlængde, blomstringstidspunkt og bladvækst.

De så også på to vigtige planteadfærd.

Den første var saltstress-reaktionen. For meget salt kan dræbe planter, så de har udviklet adfærd for at undgå det. Når der er overskydende salt i deres miljø, har planter en tendens til at standse spiringen, forsinke blomstringen og forstyrre rodvæksten. Forskerne fandt ud af, at FMT er afgørende for disse salt-undgående adfærd.

Den anden type planteadfærd, de undersøgte, er kendt som hyponastisk adfærd - bevægelser baseret på døgnrytmer. "Planter er enormt påvirket af døgnrytmer, fordi lys er den kritiske energikilde for dem," sagde Horvath.

For Arabidopsis inkluderer hyponastisk adfærd den måde, dens blade bevæger sig på i løbet af dagen og natten. I løbet af dagen er bladene fladere og mere udsatte for solen. Om natten, når der ikke er noget sollys at absorbere, vinkler bladene opad. Horvath og hans kolleger fandt ud af, at FMT også spiller en vigtig rolle i denne adfærd og regulerer både hvor meget og hvor hurtigt bladene bevægede sig.

For at begynde at forbinde dette med pattedyr vurderede forskerne en række forskellige museadfærd og sammenlignede typiske mus med dem med reduceret CLUH, et gen meget lig FMT. Ved at bruge en adfærdstest, hvor mus placeres i et åbent miljø, observerede de, at mus med mindre CLUH var langsommere og rejste kortere afstande end deres modstykker.

"Musene havde en lignende reaktion som planterne, med ændret hastighed og ændret overordnet lokomotivaktivitet," sagde Horvath. "Det er rudimentært, men det indikerer stadig, at du kan have mitokondrie-relaterede mekanismer, der afkoder lignende funktioner i planter og dyr."

Selvom der er mere arbejde at gøre, er det et spændende første skridt, sagde han. Planter som Arabidopsis og pattedyr deler flere lignende gener og cellulære processer, ikke kun FMT og CLUH.

"Det langsigtede mål er at udvikle en slags ordbog, der katalogiserer disse ligheder mellem planter og dyr og at bruge den til at stille forskningsspørgsmål mere robust," sagde Horvath. "Det er muligt, at denne plante kan tjene som en komplementær modelorganisme for adfærdsforskning i fremtiden."