Los machos merodean por un espacio oscuro y lleno de gente. Utilizando una mezcla de instinto y señales sensoriales, persiguen posibles parejas. Pero, ¿cómo deciden cuándo hacer su movimiento? Nuevos hallazgos responden esa pregunta, al menos para los pequeños que viven en el suelogusanos conocidos como Caenorhabditis elegans C. elegans .
La investigación realizada en el Instituto Politécnico de Worcester WPI y el Instituto de Tecnología de California Caltech ha encontrado que cuatro neuronas sensoriales específicas de los hombres que se comunican con bucles de retroalimentación sináptica determinan dónde y cuándo un gusano macho perseguirá a una pareja.red de toma de decisiones. El equipo informa sus hallazgos en el documento "Las respuestas contrastantes dentro de una sola clase de neurona permiten la atracción específica por sexo en Caenorhabditis elegans "publicado el 22 de febrero de 2016 en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias.
"Con solo cuatro neuronas sensoriales, el hombre puede hacer un cálculo sofisticado sobre la concentración de ciertas feromonas que otras secretan C. elegans buscando atraer a un compañero ", dijo Jagan Srinivasan, PhD, profesor asistente de biología y biotecnología en WPI y autor correspondiente del nuevo artículo." El gusano, esencialmente, calcula una derivada de la curva de concentración y usa esa información paradecida dónde moverse para tener la mejor oportunidad de encontrar una pareja adecuada "
Tomó nota de Paul Sternberg, PhD, profesor de biología en Caltech, investigador del Instituto Médico Howard Hughes, y co-autor correspondiente del artículo, "nuestros datos implican que encontramos no solo el sensor primario para estas feromonas sexuales, sino también aparentemente unnovedoso mecanismo de codificación neural para procesar eficientemente la información "
un adulto C. elegans mide aproximadamente 1 milímetro de largo y tiene aproximadamente 1,000 células, aproximadamente un tercio de las cuales están dedicadas a su sistema nervioso. A pesar de su pequeño tamaño, el gusano es un organismo complejo capaz de hacer todo lo que los animales deben hacer para sobrevivir, incluyendobuscando comida y buscando compañeros, lo que lo convierte en uno de los modelos de investigación más poderosos en biología molecular.
la mayoría C. elegans los gusanos son hermafroditas autofertilizantes, que transportan tanto óvulos como espermatozoides. Los gusanos machos representan menos del 1 por ciento de la población. Como los hermafroditas agotan sus espermatozoides, secretan feromonas para atraer a los machos. Un gusano macho debe aparearse con un hermafrodita paracumplir su objetivo evolutivo de transmitir sus genes a la próxima generación.
En el estudio actual, los investigadores analizaron la actividad eléctrica de cuatro neuronas sensoriales ubicadas cerca de la cabeza del gusano macho dos en cada lado. En un ambiente controlado, liberaron concentraciones variables de feromonas atractivas y monitorearon las respuestas individuales de los cuatroneuronas. Basado en investigaciones previas en el campo, Srinivasan y el equipo asumieron que las cuatro neuronas anatómicamente idénticas responderían de la misma manera, al mismo tiempo, a las mismas señales ambientales.
Sorprendentemente, las neuronas sensoriales reaccionaron de maneras muy diferentes y durante diferentes períodos, dependiendo de la concentración de las feromonas y la actividad sináptica con otras neuronas. En algunos casos, una neurona reaccionaría rápidamente al olor de la feromona, yen otros casos, la misma neurona esencialmente se apagaría y dejaría de enviar señales sensoriales, incluso en presencia de una gran concentración de feromonas.
"Nuestros datos sugieren una estrategia para las feromonas, donde el mismo conjunto de cuatro neuronas codifica diferentes concentraciones en respuestas excitadoras e inhibitorias ...", escribieron los autores. "Codificar diferentes concentraciones dentro de una sola clase neuronal parece ser otramétodo por el cual los nematodos, con su sistema nervioso compacto, rompen la simetría para aumentar la capacidad de codificación, "permitiendo que el gusano obtenga más información de su entorno que si las neuronas simplemente se apagaran y se encendieran".
El equipo también descubrió que el nivel de actividad sináptica, es decir, la comunicación entre las neuronas, estaba relacionado con la decisión del gusano de moverse hacia un olor. En los gusanos sanos, este circuito sensorial llevó a la mayoría de los gusanos a una concentración intermedia de feromonas, no es la concentración más fuerte. Las altas concentraciones de feromonas pueden indicar hacinamiento u otras tensiones en el medio ambiente que lo hacen menos propicio para un apareamiento exitoso, anotaron los autores. Por el contrario, una pequeña concentración del olor significaría que había muy pocos hermafroditas cerca para justificarmoviéndose en esa dirección. Cuando el equipo desactivó tres de las cuatro neuronas sensoriales, o disminuyó deliberadamente el nivel general de actividad sináptica, aquellos gusanos con una sola neurona sensorial funcional ya no mostraron preferencia y en su lugar se movieron directamente hacia cualquier concentración de feromona.
"Para el gusano intacto, hay una concentración óptima de las feromonas, y eso puede diferir de un gusano a otro", dijo Srinivasan. "Puede pensar que es una preferencia personal. No es solo cuestión de seguir cualquieraroma, o la concentración más fuerte "
Srinivasan dijo que "este circuito recientemente observado probablemente involucra moléculas llamadas neurotransmisores que necesitan ser caracterizados aún más". Esto abre muchas preguntas nuevas para explorar, y esperamos que algunos de los neurotransmisores involucrados puedan desempeñar un papel en el cerebro humano ".
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Materiales proporcionado por Instituto Politécnico de Worcester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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