Истраживачки тим са Универзитета у Бечу и Института Алфред Вегенер у Бремерхавену открио је како очи одраслих морских чекињастих црва настављају да се повећавају током читавог њиховог животног века. Рад показује да овај стални раст покреће прстен нервних матичних ћелија који подсећа на сличне структуре које се налазе у очима кичмењака. Ове матичне ћелије такође реагују на светлост у окружењу. Студија, објављена у Натуре Цоммуницатионс, пружа нове перспективе о еволуцији ока и наглашава како светлост може утицати на нервни систем одраслих, чак и код врста које се често сматрају биолошки једноставним.
Људи обично повезују сложене очи са сисарима, птицама или можда хоботницама. Међутим, морски аннелид црви као што је чекињасти црв Платинереис думерилии поседују очи са дизајном налик камери, сличним онима код кичмењака и главоножаца, а неке врсте могу да виде са изненађујућим детаљима. Научници су се дуго питали како ове бескичмењачке очи настављају да расту током одраслог доба. Тим за сарадњу са Универзитета у Бечу, Института Алфред Вегенер у Бремерхавену и Универзитета у Олденбургу кренуо је да истражује ово питање и открио је налазе који оспоравају традиционалне претпоставке.
Паралелна еволуција и скривене зоне раста
Очи типа камере и код кичмењака и код бескичмењака су класични примери паралелне еволуције, који настају независно као упоредива решења за сличне биолошке потребе. Да би разумели како се такве очи развијају након зрелости, истраживачи су испитали очи одраслих Платинереисдобро успостављен модел организма за проучавање фоторецептора и еволуције мозга.
Користећи једноћелијско РНК секвенцирање, прва ауторка Нађа Миливојев са Одељења за неуронауке и развојну биологију Универзитета у Бечу, идентификовала је молекуларне потписе повезане са матичним ћелијама и одредила њихову локацију и понашање у ретини црва. Њен рад је открио посебан регион дуж обода мрежњаче који је густо испуњен неуралним матичним ћелијама које се деле кад год се око одрасле особе шири. „Било је изванредно пронаћи ћелије које се деле на ивици мрежњаче црва – на истом месту где неке групе кичмењака одржавају своје матичне ћелије ретине за доживотни раст ока“, каже Миливојев.
Верује се да овај регион, познат као „цилијарна маргинална зона“, подржава континуирани раст ока, образац који се сада такође примећује у ретини чекињастог црва. Виши аутор Флориан Раибле, Универзитет у Бечу, напомиње да код кичмењака као што су рибе и водоземци, овај регион производи нове неуроне мрежњаче док организам наставља да расте. Он објашњава: „Невероватно, Нађин рад је показао да очи чекињастих црва такође могу да додају нове ћелије фоторецептора и да повећају њихову величину – особина која није добро проучена изван лозе кичмењака.“
Механизми који реагују на светлост у развоју очију
Тим је такође открио да светлост у окружењу црва игра директну улогу у регулисању раста очију. Генетске и молекуларне анализе откриле су да је протеин осетљив на светлост назван ц-опсин одговоран за овај ефекат. Овај молекул се такође налази у ћелијама штапића и чуњева кичмењака. Ранија истраживања су сугерисала да се очи црва ослањају на другу класу опсина, тако да је присуство ц-опсина типа кичмењака било неочекивано откриће. Миливојев и колеге су утврдили да се овај молекул појављује у раним прекурсорима фоторецепторских ћелија црва, што указује да делује као молекуларни прекидач који повезује излагање светлости са активношћу матичних ћелија. Ови резултати показују да визуелни системи не само да детектују светлост, већ могу и да прилагоде свој развој као одговор на њу.
Еволуционе везе и нова питања
Налази се баве дугогодишњим јазом у разумевању како очи и кичмењака и бескичмењака настављају да расту и одржавају се. Показујући то Платинереис очи зависе од прстена нервних матичних ћелија приближава истраживаче откривању универзалних принципа који воде еволуцију чулних органа. Резултати такође постављају неколико нових питања. Да ли би друге популације матичних ћелија у телу могле да реагују на светлост околине? И како би вештачко осветљење могло да омета ове природне биолошке процесе? Истраживачи се надају да ће будуће студије које истражују системе матичних ћелија црва помоћи да се одговори на ова питања, нудећи нови увид у то како се нервни систем прилагођава и поправља. Виши аутор Кристин Тесмар-Рајбл (Универзитет у Бечу, Институт Алфред Вегенер, Универзитет у Олденбургу) наглашава да је „основно истраживање за откривање неочекиваног од суштинског значаја за разумевање биолошке сложености живота и могућих последица антропогених утицаја“.
Резиме
- Истраживачи са Универзитета у Бечу и Института Алфред-Вегенер проучавали су одрасле морске чекиње, вриједан модел за откривање како се очи и мозак развијају и како свјетлост утиче на биологију изван вида.
- Тим је открио да очи од Платинереис думерилии настави да расте током целог живота црва. Овај стални раст покреће прстен нервних матичних ћелија сличних зони раста која се види код одређених кичмењака који настављају да шире очи као одрасли.
- Њихов рад помаже у решавању дугогодишњег питања о томе како очи типа камере код бескичмењака и кичмењака расту и одржавају се. Налази сугеришу да се чак и на веома различитим еволуционим путевима, многе животиње ослањају на заједничке ћелијске стратегије за раст и флексибилност.
- Показујући то Платинереис очи зависе од овог прстена матичних ћелија, студија приближава научнике идентификовању универзалних правила која обликују еволуцију чулних органа.
