Ponga 50 gusanos recién nacidos en 50 recipientes separados, y todos comenzarán a buscar comida aproximadamente al mismo tiempo. Al igual que los miembros de otras especies, microscópicos C. elegans los gusanos redondos tienden a actuar como otras personas de su misma edad.
Sin embargo, resulta que el sistema innato que controla el comportamiento apropiado para la edad en un gusano en desarrollo no es del todo confiable. A pesar de compartir genes idénticos y crecer en entornos similares, algunos gusanos individuales inevitablemente marcharán al ritmo de su propio tambor.
Una nueva investigación de la Universidad Rockefeller ilumina la biología que guía el comportamiento a través de diferentes etapas de la vida, y también sugiere cómo las variaciones en neuromoduladores específicos en el sistema nervioso en desarrollo pueden conducir a variaciones ocasionales. El trabajo, dirigido por Cori Bargmann, es posible gracias aun sistema de nueva ingeniería que permite a los científicos registrar información de comportamiento de gusanos individuales durante un ciclo de vida completo. Celda .
"Hay patrones en cada etapa de la vida que son diferentes de los patrones en otras etapas, y con el sistema que creamos podemos ver eso claramente en formas que son sorprendentemente complejas y robustas", dice Bargmann, quien es el TorstenI. Profesor Wiesel y jefe del Laboratorio de Circuitos y Comportamiento Neural de Lulu y Anthony Wang. "También podemos observar algo tan complejo como la individualidad y comenzar a descomponer la biología detrás de esto".
conformidad química
Nuestra comprensión de cómo los genes gobiernan el comportamiento proviene en gran medida de experimentos que implican alterar el estado normal de un sujeto con estímulos externos durante un corto período de tiempo, como darle un poco de queso a un ratón como recompensa por completar un laberinto. Sabemos menos acerca de cómolos genes afectan el comportamiento a medida que los animales realizan sus rutinas normales.
Shay Stern, una asociada postdoctoral en el laboratorio de Bargmann, diseñó un sistema para capturar el comportamiento espontáneo generado internamente en los gusanos durante el transcurso de todo su desarrollo, que totaliza alrededor de 50 horas. Los científicos se centraron en el comportamiento de alimentación: los gusanos 'movimientos itinerantes en busca de comida, y encontraron patrones de actividad increíblemente similares entre las personas.
"A pesar de que los gusanos estaban separados y no recibían señales externas, buscaban activamente alimentos en el mismo momento de desarrollo que otros gusanos", dice Stern. "Y vimos diferencias muy precisas en el comportamiento de alimentación en cada etapa dedesarrollo."
Al crear mutaciones genéticas en algunos gusanos, los investigadores también pudieron identificar neuromoduladores específicos, o mensajeros químicos en el cerebro, que normalmente mantienen a los animales a tiempo. Una mutación que interrumpió el mensajero químico dopamina, por ejemplo, afectó a los gusanos'velocidad de roaming durante el desarrollo tardío. Otras mutaciones afectaron los patrones de comportamiento dentro de cada etapa de desarrollo, lo que sugiere que diferentes neuromoduladores influyen en el comportamiento en diferentes escalas de tiempo.
nacido de esta manera
Si bien la mayoría de los gusanos se ajustaban a los mismos patrones de comportamiento, varios gusanos individuales se destacaban por sus comportamientos de alimentación atípicos. La variabilidad entre individuos generalmente se atribuye a las diferencias genéticas o la exposición a diferentes entornos, pero los investigadores diseñaron este estudio para tener en cuentapara estas diferencias, usar gusanos genéticamente idénticos en entornos idénticos.
Una explicación para estas variaciones individuales podría ser pequeñas diferencias en la forma en que se desarrolla el sistema nervioso. Existe un factor de aleatoriedad en la forma en que algunas neuronas se conectan entre sí que no está controlada por la genética, señala Bargmann.
Pero Bargmann y sus colegas demostraron que los neuromoduladores también pueden contribuir. Los investigadores descubrieron que eliminar la serotonina mensajera química de una población de gusanos reduce drásticamente la cantidad de gusanos que muestran patrones de itinerancia únicos o individualidad. De hecho, sin serotonina, todas laslos gusanos exhibieron el mismo comportamiento de búsqueda de alimento al mismo tiempo, un hallazgo que sugiere cuán importante es la individualidad para la supervivencia.
"Desde un punto de vista evolutivo, no podemos hacer que todos salgan del acantilado a la vez como lemmings: alguien debe estar haciendo algo diferente para que una especie sobreviva", dice Bargmann.
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Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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