Como lulas e polvos ganham seus grandes cérebros

Resumo: As células-tronco neurais dos cefalópodes funcionam de maneira semelhante às dos vertebrados durante o desenvolvimento do sistema nervoso.

fonte: Harvard

Os cefalópodes – que incluem polvos, chocos e seus primos chocos – são capazes de alguns comportamentos realmente atraentes. Eles podem processar informações rapidamente para transformar a forma, a cor e até a textura e misturá-la com o ambiente. Eles também podem se comunicar, mostrar sinais de aprendizado espacial e usar ferramentas para resolver problemas. Eles são muito inteligentes e podem até ficar entediados.

Não é segredo o que torna isso possível: os cefalópodes têm o cérebro mais complexo de todos os invertebrados do planeta. Mas o que permanece um mistério é o processo. Basicamente, os cientistas há muito se perguntam como os cefalópodes obtêm seus grandes cérebros?

O laboratório de Harvard que estuda o sistema visual dessas criaturas de corpo mole – onde estão concentrados dois terços do tecido de processamento central – acha que está perto de descobri-lo. Eles dizem que o processo soa surpreendentemente familiar.

Pesquisadores do FAS Center for Systems Biology descrevem como eles usaram uma nova tecnologia de imagem ao vivo para observar neurônios sendo criados em um embrião quase em tempo real. Então eles foram capazes de rastrear essas células através do desenvolvimento do sistema nervoso na retina. O que eles viram os surpreendeu.

As células-tronco neurais que eles rastrearam estavam se comportando estranhamente com a maneira como essas células se comportam em vertebrados à medida que seu sistema nervoso evoluiu.

Sugere-se que vertebrados e cefalópodes, embora divergindo uns dos outros 500 milhões de anos atrás, não apenas usam mecanismos semelhantes para fazer seus grandes cérebros, mas esse processo e a maneira como as células funcionam, se dividem e se formam podem fundamentalmente pintar o plano necessário para desenvolver esse tipo. do sistema nervoso.

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“Nossas conclusões foram surpreendentes porque muito do que sabemos sobre o desenvolvimento do sistema nervoso em vertebrados há muito se acredita ser peculiar a essa linhagem”, disse Christine Koenig, pesquisadora sênior da Universidade de Harvard e autora sênior do estudo.

“Ao notar o fato de que o processo é muito semelhante, o que ele nos sugeriu é que esses dois sistemas evoluíram independentemente dois sistemas nervosos muito grandes que usam os mesmos mecanismos em sua construção. O que isso indica é que esses mecanismos – essas ferramentas – que os animais usam durante a evolução pode ser importante para a construção de grandes sistemas nervosos.”

Cientistas do Laboratório Koenig focaram na retina de um choco chamado Doryteuthis pealeii, mais simplesmente conhecido como um tipo de lula de barbatana longa. As lulas chegam a ter quase um pé de comprimento e são abundantes no noroeste do Oceano Atlântico. Como fetos, eles parecem absolutamente lindos com uma cabeça grande e olhos grandes.

Os pesquisadores usaram técnicas semelhantes às que se espalharam para estudar organismos modelo, como moscas-das-frutas e peixes-zebra. Eles criaram ferramentas especiais e usaram microscópios avançados que podiam tirar imagens de alta resolução a cada dez minutos por horas a fio para ver como as células individuais se comportam. Os pesquisadores usaram corantes fluorescentes para marcar as células para que pudessem mapeá-las e rastreá-las.

Essa tecnologia de imagem ao vivo permitiu que a equipe monitorasse células-tronco chamadas células progenitoras neurais e como elas são organizadas. As células formam um tipo especial de estrutura chamada epitélio pseudo-estratificado. A principal vantagem é que as células são alongadas para que possam ser densamente compactadas.

Os pesquisadores também viram que os núcleos dessas estruturas se moviam para cima e para baixo antes e depois da mitose. Esse movimento é importante para manter os tecidos organizados e para o crescimento contínuo, disseram eles.

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Sugere-se que vertebrados e cefalópodes, embora divergindo uns dos outros 500 milhões de anos atrás, não apenas usam mecanismos semelhantes para fazer seus grandes cérebros, mas esse processo e a maneira como as células funcionam, se dividem e se formam podem fundamentalmente pintar o plano necessário para desenvolver esse tipo. do sistema nervoso. A imagem é de domínio público

Esse tipo de estrutura é universal na forma como as espécies de vertebrados desenvolvem seus cérebros e olhos. Historicamente, foi considerado uma das razões pelas quais o sistema nervoso dos vertebrados cresce tão grande e complexo. Os cientistas observaram exemplos desse tipo de neuroepitélio em outros animais, mas o tecido de lula que observaram neste caso era incomumente semelhante ao dos vertebrados em tamanho, organização e maneira de mover o núcleo.

A pesquisa foi liderada por Francesca R. Naples e Christina M. Daly, assistentes de pesquisa no laboratório de Koenig.

Em seguida, o laboratório planeja observar como os diferentes tipos de células aparecem nos cérebros dos cefalópodes. Koenig quer determinar se é expresso em momentos diferentes, como eles decidem se tornar um tipo de neurônio versus outro e se essa ação é semelhante entre as espécies.

Konig está animado com as potenciais descobertas que estão por vir.

“Um dos pontos mais importantes desse tipo de trabalho é a importância de estudar a diversidade da vida”, disse Koenig. “Ao estudar essa diversidade, você pode realmente voltar às ideias básicas sobre nosso desenvolvimento e nossas questões biomédicas. Você pode realmente falar sobre essas questões.”

Sobre esta pesquisa em Neuroscience News

autor: Juan Celesar
fonte: Harvard
Contato: Juan Célezar – Harvard
foto: A imagem é de domínio público

pesquisa original: Acesso fechado.
A evolução da retina dos cefalópodes mostra mecanismos de neurogênese semelhantes aos dos vertebradosEscrito por Kristen Koenig et al. biologia atual

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Resumo

A evolução da retina dos cefalópodes mostra mecanismos de neurogênese semelhantes aos dos vertebrados

Destaques

  • Células progenitoras da retina de lula sofrem migração nuclear intercinética
  • Células progenitoras, pós-mitóticas e diferenciadas transcricionalmente são identificadas
  • A sinalização de entalhe pode regular o ciclo celular da retina e o destino celular em lulas
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Resumo

Cefalópodes coloides, incluindo chocos, chocos e polvos, têm sistemas nervosos grandes e complexos e olhos do tipo câmera altamente afiados. Essas características são comparáveis ​​apenas com as características que evoluíram independentemente na linhagem dos vertebrados.

O tamanho do sistema nervoso de um animal e a diversidade de seus tipos de células componentes são resultado da estrita regulação da proliferação e diferenciação celular no desenvolvimento.

Mudanças no processo de desenvolvimento durante o desenvolvimento que levam a uma diversidade de tipos de neurônios e um tamanho alterado do sistema nervoso não são bem compreendidas.

Aqui, fomos pioneiros em técnicas de imagem ao vivo e conduzimos um interrogatório funcional para mostrar que a lula Doryteuthis pealeii Ele usa mecanismos durante a formação de neurônios da retina que são característicos de processos de vertebrados.

Descobrimos que as células progenitoras da retina de lula sofrem migração nuclear até saírem do ciclo celular. Determinamos a organização retiniana correspondente de células progenitoras, pós-mitóticas e diferenciadas.

Finalmente, descobrimos que a sinalização Notch pode regular o ciclo celular da retina e o destino celular. Dada a evolução convergente de sistemas visuais elaborados em cefalópodes e vertebrados, esses achados revelam mecanismos comuns que fundamentam o crescimento de primitivos neuronais altamente proliferativos.

Este trabalho destaca mecanismos que podem alterar a medida da variância genética e contribuir para a evolução da complexidade e crescimento do sistema nervoso animal.

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