W poszukiwaniu pochodzenia naszego mózgu

Naukowcy z całego świata próbują od dawna odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób powstał ludzki mózg. Zespół biologów z Uniwersytetu w Heidelbergu uzyskał ciekawe wyniki podczas badań nad tym właśnie problemem. Mogą one rzucić nieco światła na ewolucję centralnego układu nerwowego (OUN) i jego wysoce rozwiniętą biologiczną strukturę. Badacze przeanalizowali neurogenezę na poziomie molekularnym w modelowym organizmie ukwiału morskiego (łac. Nematostella vectensis).

W poszukiwaniu pochodzenia naszego mózgu 3

Rys. 1 Ukwiał morski (Nematostella vectensis)

Zespół kierowany przez prof. Thomasa Holstein’a pokazał, w jaki sposób mogła zajść centralizacja komórek nerwowych. Wywodziły się one z całkowicie rozproszonego zespołu nerwów, które tworzyły prostą sieć neuronów. Jest to układ specyficzny dla niższych zwierząt takich jak morskie ukwiały. W celu przeprowadzenia badania zespół wykorzystał grupę pewnych genów i czynników sygnałowych. Rezultaty badań oraz ich analizy zostały przedstawione na łamach czasopisma Nature Communications [1].

W poszukiwaniu pochodzenia naszego mózgu 1

Rys. 2 Centralny układ nerwowy (OUN) zaznaczony kolorem różowym

Podobnie jak koralowce i meduzy, morski ukwiał należy do rodziny parzydełkowców. Gatunek ten liczy sobie już przeszło 700 milionów lat. Posiada on proste ciało, przypominające worek. Jest pozbawiony jakiegokolwiek szkieletu i posiada tylko jeden otwór ciała. Układ nerwowy tego oryginalnego zwierzęcia wielokomórkowego podzielony jest na elementarne nerwy. Tworzą one specyficzną siatkę nerwową, która zdolna jest do wykonywania prostych wzorcowych zachowań. Badacze zakładali pierwotnie, że sieć ta nie dowodzi koncentracji neuronów. Twierdzono, że nie występują tam złożone grupy komórek nerwowych. W trakcie przeprowadzania eksperymentu naukowcy doszli jednak do zaskakującego odkrycia. Okazało się bowiem, że siatka nerwowa w zarodku ukwiału morskiego jest utworzona z większego zestawu genów neuronalnych i czynników sygnałowych. Ponadto wykazano, że elementy te są obecne również w organizmach kręgowców.

W poszukiwaniu pochodzenia naszego mózgu 2 (1)

Rys. 3 Przykład parzydełkowca – żeglarz portugalski (Physalia physalis)

Według prof. Holstein’a, pochodzenie pierwszych komórek nerwowych uzależnione jest od sygnału szlaku Wnt. Nazwa tej ścieżki komunikacji molekularnej pochodzi od białka sygnałowego Wnt. Pełni ono kluczową rolę w systematycznym różnicowaniu wielu różnych typów komórek zwierzęcych. Naukowcy z Heidelbergu odkryli również dodatkowe sygnały, które świadczą o aktywności innej ścieżki w przebiegu neurogenezy u ukwiałów. Sygnały te powstają w szlaku BMP, który jest podstawowym mechanizmem prowadzącym do centralizacji komórek nerwowych u kręgowców.

Białko BMP jest również proteiną sygnałową. Na szlaku kontroluje rozwój różnych typów komórek, w zależności od swojego stężenia. Działa na podobnej zasadzie co białko Wnt, lecz w innym kierunku. Ścieżka BMP funkcjonuje prostopadle do szlaku Wnt. Tworzy w ten sposób asymetryczny wzór komórek nerwowych. Ten typ sieci nerwowej jest dość powszechny wśród morskich ukwiałów.

„Możemy to rozpatrywać jako początek centralizacji sieci neuronowej. W ten sposób wejdziemy na drogę prowadzącą do powstania złożonych organów, jakimi są mózgi kręgowców,” podkreślił prof. Holstein.

Sygnały ze szlaku Wnt prowadzą do powstania głównej osi ciała wszystkich zwierząt, począwszy od gąbek aż do kręgowców. Ścieżka białka BMP umożliwia natomiast powstanie wtórnej osi korpusu (pleców oraz brzucha) u wyższych kręgowców.

„Wyniki naszych badań jasno pokazują, że pochodzenie ośrodkowego układu nerwowego jest ściśle związane z rozwojem osi ciała organizmu,” wyjaśnił na zakończenie prof. Holstein.

  1. Hiroshi Watanabe, Anne Kuhn, Manami Fushiki, Kiyokazu Agata, Suat Özbek, Toshitaka Fujisawa, Thomas W. Holstein. Sequential actions of β-catenin and Bmp pattern the oral nerve net in Nematostella vectensisNature Communications, 2014; 5: 5536 DOI: 10.1038/ncomms6536
  2. http://www.sciencedaily.com/releases/2014/12/141223084134.htm
  3. http://www.uni-heidelberg.de/presse/news2014/pm20141222_in-search-of-the-origin-of-our-brain.html
  4. http://www.standardmedia.co.ke/health/article/2000145810/researchers-in-search-of-origin-of-human-brain

Opracował: Karol Madejczyk

Korekta: Anna Marczewska

Bookmark the permalink.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*