اکنون محققان با دانستن ساختار آنها، پپتیدهای کوتاه را زیر یک میکروسکوپ فلورسنت تجسم کردند و به آنها اجازه داد تا ببینند که در کدام سلول‌ها در ژله‌های cnidarians و شانه‌ای تولید شده‌اند.
این مطالعه در 8 آگوست منتشر شد اکولوژی و تکامل طبیعت، همچنین شباهت‌های کلیدی بین سیستم عصبی دو اصل و نسب حیوانات اولیه را آشکار کرد – دودمان عروس‌های دریایی و شقایق‌ها (که به آنها cnidarians نیز گفته می‌شود) و ژله‌های شانه‌ای (ctenophores) و این فرضیه قبلی را برانگیخت که نورون‌ها فقط یک بار تکامل یافته‌اند.
“اگر این درست است، من بیشتر علاقه مندم که بدانم – نورون های بیان کننده پپتید از کجا آمده اند؟ و چرا حیوان اجدادی به تکامل نورون ها نیاز داشته است؟ اکنون که ما ایده روشن تری از ظاهر اولیه ترین نورون ها داریم، تحقیقات در مورد عملکرد اصلی آنها می تواند آغاز شود.”
مرجع مجله:
بنابراین، تیم تحقیقاتی پروفسور واتانابه از جهتی جدید به این مشکل نزدیک شد. آنها پپتیدها را از اسفنج ها، cnidarians و ژله های شانه استخراج کردند و از طیف سنجی جرمی برای جستجوی پپتیدهای کوتاه استفاده کردند. این تیم توانست 28 پپتید کوتاه را در cnidarians و ژله های شانه ای پیدا کند و توالی اسید آمینه آنها را تعیین کند.
نورون ها، سلول های تخصصی سیستم عصبی، احتمالاً پیچیده ترین نوع سلولی هستند که تاکنون تکامل یافته اند. در انسان، این سلول ها قادر به پردازش و انتقال حجم عظیمی از اطلاعات هستند. اما اینکه چگونه چنین سلول های پیچیده ای برای اولین بار به وجود آمدند، بحثی طولانی مدت باقی مانده است.
منبع:
اما پروفسور واتانابه، که واحد نوروبیولوژی تکاملی در موسسه علم و فناوری اوکیناوا (OIST) را رهبری می‌کند، متقاعد نشد.
دانشگاه فارغ التحصیل موسسه علم و فناوری اوکیناوا
ما قبلاً می‌دانیم که نورون‌های بیان‌کننده پپتید cnidarian با آنهایی که در حیوانات پیچیده‌تر دیده می‌شوند همولوگ هستند. اکنون، نورون‌های ژله‌ای شانه‌ای نیز پیدا شده‌اند که «امضای ژنتیکی» مشابهی دارند که نشان می‌دهد این نورون‌ها منشأ تکاملی یکسانی دارند. پروفسور واتانابه. به عبارت دیگر، به احتمال زیاد نورون‌ها فقط یک بار تکامل یافته‌اند.»
هیروشی واتانابه، استاد، واحد نوروبیولوژی تکاملی، موسسه علم و فناوری اوکیناوا
محققان همچنین ژن‌هایی را که در نورون‌های cnidarian و comb jelly بیان می‌شوند، مقایسه کردند. آنها دریافتند که علاوه بر داشتن برخی نوروپپتیدهای کوتاه مشترک، هر دو نورون آرایه مشابهی از پروتئین های دیگر ضروری برای عملکرد نورون ها را نیز بیان می کنند.
با وجود سادگی فرضی آنها، اطلاعات کمی در مورد سیستم عصبی حیوانات باستانی وجود دارد. از چهار دودمان حیوانی که قبل از ظهور حیوانات پیچیده‌تر منشعب شده‌اند، فقط ژله‌های شانه‌ای (اولین دودمان باستانی که از هم جدا می‌شوند) و cnidarians (آخرین دودمان باستانی که واگرا شده‌اند) دارای نورون هستند. اما منحصربه‌فرد بودن سیستم عصبی ژله‌های شانه‌ای در مقایسه با آنچه که در جانوران و حیوانات پیچیده‌تر دیده می‌شود، و فقدان نورون‌ها در دو دودمان که در این بین متفاوت بودند، برخی از دانشمندان را به این فرضیه رساند که نورون‌ها دو بار تکامل یافته‌اند.
اکنون، دانشمندان ژاپنی نوع پیام‌رسانی را نشان داده‌اند – مولکول‌هایی که سیگنال‌ها را از یک سلول به سلول دیگر منتقل می‌کنند – که احتمالاً در سیستم عصبی اجدادی کار می‌کردند.
هایاکاوا، ای. و همکاران. (2022) طیف سنجی جرمی پپتیدهای کوتاه ویژگی های مشترک نورون های پپتیدرژیک متازوئن را نشان می دهد. اکولوژی و تکامل طبیعت. doi.org/10.1038/s41559-022-01835-7.