イカとタコが大きな脳を獲得する方法

概要： 頭足類の神経幹細胞は、神経系の発達中に脊椎動物と同様に機能します。

ソース： ハーバード

タコ、イカ、イカのいとこを含む頭足類は、非常に魅力的な行動をとることができます。 情報をすばやく処理して、形、色、さらにはテクスチャを変換し、周囲とブレンドすることができます。 また、コミュニケーションを取り、空間学習の兆候を示し、ツールを使用して問題を解決することもできます。 彼らはとても頭が良く、退屈することさえあります。

頭足類は、地球上の無脊椎動物の中で最も複雑な脳を持っています。 しかし、謎のままなのはそのプロセスです。 基本的に、科学者たちは長い間、頭足類がどのようにして大きな脳を獲得しているのか疑問に思ってきました。

中央処理組織の 3 分の 2 が集中しているこれらの柔らかい体の生き物の視覚系を研究しているハーバード大学の研究室は、その発見に近づいていると考えています。 彼らは、そのプロセスは驚くほど馴染みがあるように聞こえると言います。

FAS Center for Systems Biology の研究者は、新しいライブ イメージング技術を使用して、胚で生成されるニューロンをほぼリアルタイムで観察した方法について説明しています。 その後、網膜の神経系の発達を通じてそれらの細胞を追跡することができました。 彼らが見たものは彼らを驚かせました。

彼らが追跡した神経幹細胞は、神経系が進化するにつれて、これらの細胞が脊椎動物でどのように振る舞うのか、不気味な振る舞いをしていました.

脊椎動物と頭足類は、5 億年前に分岐したものの、同様のメカニズムを使用して大きな脳を作るだけでなく、このプロセスと、細胞が機能、分裂、形成する方法が、このタイプの発達に必要な青写真を根本的に描いている可能性があることが示唆されています。神経系の。

「脊椎動物の神経系の発達について私たちが知っていることの多くは、この系統に特有のものであると長い間考えられてきたので、私たちの結論は驚くべきものでした.

「プロセスが非常に似ているという事実に注目することによって、彼が私たちに示唆したのは、これら2つのシステムが、その構築に同じメカニズムを使用する2つの非常に大きな神経システムを独立して進化させたことです。これが示しているのは、それらのメカニズム – それらのツール -動物が進化の過程で使用することは、大きな神経系を構築するために重要である可能性があります。」

ケーニッヒ研究所の科学者たちは、イカの網膜に注目しました。 ドリテウティス・ピーレイ、より単純にロングフィンイカの一種として知られています。 イカは成長すると体長が 1 フィート近くになり、北西大西洋に豊富に生息します。 胎児として、彼らは大きな頭と大きな目で絶対にゴージャスに見えます.

研究者たちは、ショウジョウバエやゼブラフィッシュなどのモデル生物を研究するために普及した技術と同様の技術を使用しました。 彼らは特別なツールを作成し、高度な顕微鏡を使用して、10 分ごとに高解像度の画像を何時間も連続して撮影し、個々の細胞がどのように振る舞うかを確認しました。 研究者は、細胞をマッピングして追跡できるように、蛍光色素を使用して細胞をマークしました。

このライブ イメージング技術により、チームは神経前駆細胞と呼ばれる幹細胞とそれらがどのように組織化されているかを監視することができました。 細胞は、偽重層上皮と呼ばれる特別なタイプの構造を形成します。 主な利点は、セルが細長いため、密集できることです。

研究者はまた、これらの構造の核が有糸分裂の前後に上下に動くことも確認しました。 この動きは、組織を組織化し、継続的な成長を維持するために重要である、と彼らは述べた.

このタイプの構造は、脊椎動物種が脳と目を発達させる方法において普遍的です。 歴史的に、脊椎動物の神経系が非常に大きく複雑になる理由の 1 つと考えられていました。 科学者は他の動物でこのタイプの神経上皮の例を観察しましたが、この場合に彼らが見たイカの組織は、そのサイズ、組織、および核の移動方法が脊椎動物の組織と異常に似ていました。

この研究は Francesca R. Naples と Christina M. Daly、Koenig の研究室の研究助手。

次に、研究室では、頭足類の脳にさまざまな種類の細胞がどのように現れるかを調べる予定です。 Koenig は、それが異なる時期に発現するかどうか、あるタイプのニューロンと別のタイプのニューロンになることをどのように決定するか、およびこのアクションが種間で類似しているかどうかを判断したいと考えています。

Konig は、今後の潜在的な発見に興奮しています。

「この種の研究の最も重要なポイントの 1 つは、生命の多様性を研究することがいかに重要であるかということです」と Koenig 氏は述べています。 「この多様性を研究することで、私たちの発達や生物医学関連の問題についての基本的な考えにまでさかのぼることができます。これらの問題について実際に話すことができます。」

この研究について Neuroscience News に掲載

著者： フアン・セレサル
ソース： ハーバード
コンタクト： フアン・セレザール – ハーバード大学
写真： 画像はパブリックドメインです

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“頭足類網膜の進化は、神経発生の脊椎動物のようなメカニズムを示していますKristen Koenigらによって書かれました。 現在の生物学

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概要

頭足類網膜の進化は、神経発生の脊椎動物のようなメカニズムを示しています

ハイライト

• イカの網膜前駆細胞は、運動間核移動を受ける
• 前駆細胞、有糸分裂後細胞、転写分化細胞を同定
• Notchシグナル伝達は、イカの網膜細胞周期と細胞運命の両方を調節する可能性があります

概要

イカ、イカ、タコなどのコロイド頭足類は、大きくて複雑な神経系と非常に鋭いカメラ型の目を持っています。 これらの機能は、脊椎動物系統で独立して進化した機能とのみ比較できます。

動物の神経系の大きさとその構成細胞の種類の多様性は、発生における細胞増殖と分化の厳密な調節の結果です。

ニューロンの種類の多様性と神経系のサイズの変化につながる発達中の発達過程の変化は、よく理解されていません。

ここでは、ライブ イメージング技術を開拓し、そのイカを表示する機能の調査を実施しました。 ドリテウティス・ピーレイ それは、脊椎動物のプロセスに特徴的な網膜ニューロンの形成中にメカニズムを使用します。

イカの網膜前駆細胞は、細胞周期を終了するまで核遊走を受けることがわかりました。 前駆細胞、有糸分裂後の細胞、および分化細胞の対応する網膜組織を決定します。

最後に、Notch シグナル伝達が網膜の細胞周期と細胞運命を調節している可能性があることを発見しました。 頭足類と脊椎動物における精巧な視覚系の収束進化を考えると、これらの発見は、高度に増殖するニューロン原始の成長の根底にある共通のメカニズムを明らかにしています。

この研究は、遺伝的分散の尺度を変更し、動物の神経系の複雑さと成長の進化に寄与する可能性があるメカニズムを強調しています。