Forskning giver ny indsigt i udviklingen af ​​nervesystemet

Banebrydende forskning har givet en fascinerende frisk indsigt i, hvordan dyrs nervesystem udviklede sig fra enkle strukturer til at blive det komplekse netværk, der transmitterer signaler mellem forskellige dele af kroppen.

Den nye undersøgelse brugte simple flercellede organismer kaldet Placozoa til at afsløre begyndelsen af ​​nervesystemerne, der findes i mere komplekse dyr.

Det internationale forskerhold, herunder professor Gáspár Jékely fra University of Exeters Living Systems Institute, fandt ud af, at Placozoa kan koordinere deres bevægelse og kropsform, i fravær af et nervesystem, ved at signalere med små peptider mellem celler.

Undersøgelsen er offentliggjort i Nuværende biologi den 18. oktober 2018.

Professor Jékely mener, at et peptidergisk signalsystem tillader en meget høj kompleksitet af adfærdsmæssig organisering.

Han sagde:"Hvert peptid kan bruges individuelt som et forskelligt signal, men peptiderne kunne også anvendes sekventielt eller sammen i forskellige kombinationer, hvilket muliggør meget høje antal unikke signaler mellem celler. Dette forklarer, hvordan Placozoans kan koordinere sofistikerede adfærdssekvenser såsom fodring."

Placozoans, den enkleste af alle dyr, ligner en lille, behåret skive omkring 1 mm i størrelse, med kun tre cellelag. Selvom de ikke har nogen ægte nerve- eller muskelceller, de glider over overflader i havet med tilsyneladende lethed.

Den nye undersøgelse undersøgte, hvordan dette flercellede dyr uden nervesystem kan koordinere alle celler i sin krop til at udføre kompleks adfærd.

De fandt ud af, at Placozoan-celler indeholder en række små peptider, består af 4-20 aminosyrer, der udskilles fra en celle og detekteres af naboceller som kommunikationsmiddel.

Vigtigt, dette afspejler, hvordan mere komplekse organismer bruger lignende peptider, kendt som neuropeptider, til signalering i nervesystemet.

Lektor Dirk Fasshauer, fra universitetet i Lausanne, Schweiz og medforfatter af undersøgelsen sagde:"Disse nye fund viser, at ydre udseende kan bedrage, fordi celler, der ser ens ud, faktisk signalerer med forskellige molekyler og meget sandsynligt har forskellige funktioner. "

Ved at bruge syntetisk konstruerede versioner af Placozoan-signalpeptiderne, forskerne kunne benytte sig af dette skjulte signalsystem for at forstå hvert peptids rolle i koordineringen af ​​bevægelse og kropsform.

Eksperimenterne afslørede, at peptiderne ændrede Placozoisk adfærd inden for få sekunder. Hvert peptid havde en unik effekt, hvilket i nogle tilfælde var meget dramatisk. De vigtigste adfærdsændringer forårsaget af peptiderne omfattede krølling, vender, udfladning, og intern snurren, en adfærd forbundet med fodring.

Dr. Frédérique Varoqueaux, også fra University of Lausanne, tilføjede:"Det kan virke mærkeligt at bruge et dyr uden neuroner eller synapser til at studere nervesystemets evolution, men selvom Placozoans er nerveløse, du kan stadig finde i deres celler de grundlæggende molekyler, der er nødvendige for kommunikation i komplekse nervesystemer.

"Så at studere Placozoans kan fortælle os mere om oprindelsen af ​​neuroner, og hvordan de blev kroppens kontrolsystem."