Mientras lee estas líneas, la 'máquina' biológica altamente sofisticada que es su cerebro está en funcionamiento. El cerebro humano está compuesto por aproximadamente 86 mil millones de neuronas y controla no solo nuestras funciones corporales desde la visión hasta el movimiento, sino que también proporciona conciencia y comprensión.
A pesar de su importancia central, los orígenes del cerebro aún no se han descubierto. Los primeros cerebros animales aparecieron hace cientos de millones de años. Hoy en día, solo las especies animales más primitivas, como las esponjas acuáticas, carecen de cerebro. Paradójicamente, estas especies pueden contenerla clave para descubrir el misterio de cómo evolucionaron las neuronas y los cerebros.
Las neuronas individuales en un cerebro se comunican a través de sinapsis. Estas conexiones entre las células se encuentran en el corazón de la función cerebral y están reguladas por varios genes diferentes. Las esponjas no tienen estas sinapsis, pero su genoma aún codifica muchos de los genes sinápticos.Los científicos del EMBL se preguntaron por qué podría ser este el caso. Sus últimos hallazgos se publican hoy en la revista ciencia .
"Sabemos que estos genes sinápticos están involucrados en la función neuronal en animales superiores. Encontrarlos en especies primitivas como las esponjas plantea la pregunta: si estos animales no tienen cerebro, ¿cuál es el papel de estos genes?", Explicó Detlev Arendt., Líder del Grupo EMBL y Científico Senior en EMBL Heidelberg. "Tan simple como suena, responder a esta pregunta estaba más allá de nuestras habilidades tecnológicas hasta ahora".
Para estudiar el papel de estos genes sinápticos en las esponjas, el laboratorio de Arendt estableció tecnologías microfluídicas y genómicas en la esponja de agua dulce Spongilla lacustris . Usando estas técnicas, los científicos capturaron células individuales de varias esponjas dentro de gotitas de microfluidos y luego perfilaron la actividad genética de cada célula.
"Demostramos que ciertas células en las cámaras digestivas de la esponja activan los genes sinápticos. Por lo tanto, incluso en un animal primitivo que carece de sinapsis, los genes sinápticos están activos en partes específicas de su cuerpo", dijo Jacob Musser, científico investigador del grupo Arendt.y autor principal del estudio.
Las esponjas utilizan sus cámaras digestivas para filtrar los alimentos del agua e interactuar con los microbios ambientales. Para comprender qué hacen las células que expresan genes sinápticos, el grupo Arendt unió fuerzas con seis equipos de EMBL, así como con colaboradores en Europa y en todo el mundo. Trabajando conLa instalación central de microscopía electrónica de EMBL, el equipo de Yannick Schwab y el grupo de Thomas Schneider que operan líneas de luz de sincrotrón en EMBL Hamburgo, los investigadores desarrollaron un nuevo enfoque de imágenes correlativas.de estas células ", explicó el Dr. Schwab.
Los científicos capturaron instantáneas tridimensionales de células que se arrastraban por la cámara digestiva para eliminar los invasores bacterianos y enviar brazos largos que envuelven el aparato de alimentación de células digestivas específicas. Este comportamiento crea una interfaz para la comunicación célula-célula específica, ya quetambién ocurre a través de las sinapsis entre las células neuronales de nuestro cerebro.
"Nuestros resultados apuntan a que las células regulan la alimentación y controlan el entorno microbiano como posibles precursores evolutivos de los primeros cerebros animales", dijo el Dr. Musser. "¡Verdaderamente alimento para el pensamiento!"
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Materiales proporcionado por Laboratorio Europeo de Biología Molecular . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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