Morski ježinci imaju tijelo koje misli
Novo istraživanje znanstvenika Zoološke postaje Anton Dohrn u Napulju otkriva da je organizacija tijela morskog ježinca slična glavi
Ovo međunarodno istraživanje, financirano sredstvima Human Frontiers Science Programa i provedeno u laboratoriju Marije Ine Arnone, razvojne molekularne biologinje Zoološke postaje Anton Dohrn u Napulju, otkriva nove, iznenađujuće činjenice o morskim ježincima.
Istraživanje objavljeno početkom studenog u časopisu Science Advances, provedeno je u suradnji s istraživačima Prirodoslovnog muzeja u Berlinu (Museum für Naturkunde Berlin), Laboratorija za razvojnu biologiju iz Villefranche-sur-Mera (Laboratoire de Biologie du Développement de Villefranche-sur-mer – LBDV) i Instituta za funkcionalnu genomiku iz Lyona (Institut de Génomique Fonctionnelle de Lyon – IGFL). Predvođeni znanstvenicima Zoološke postaje Anton Dohrn u Napulju (Stazione Zoologica Anton Dohrn), nacionalnog instituta za biologiju mora, ekologiju i biotehnologiju, istraživači su otkrili neočekivanu složenost živčanog sustava morskih ježinaca, dovodeći u pitanje dugogodišnja uvjerenja o ovim životinjama za koje se ranije smatralo da nemaju mozak.
Gotovo jedno stoljeće ježinci su predstavljali temeljni eksperimentalni sustav u razvojnoj biologiji, pomažući znanstvenicima da razotkriju tajne embrionalnog razvoja, morfogeneze i genske regulacije. Zanimljiva značajka većine proučavanih bodljikaša i ježinaca je to što su njihove embrionalne i odrasle faze života odvojene planktonskim larvalnim stadijem. Organizacija tijela morskog ježinca prolazi kroz radikalnu promjenu između dva životna stadija: ličinke imaju bilateralnu, a odrasle jedinke pentaradijalnu simetriju.
Kako bi proučili genetsku osnovu tih promjena, istraživači su pozornost usmjerili na slabo istraženu mladu fazu ježinca, neposredno nakon metamorfoze. Glavna pitanja vezana uz promjenu organizacije tijela morskog ježinca bila su kako isti životinjski genom može dovesti do dvaju različitih i radikalno različitih organizacija tijela, prije i nakon metamorfoze, te jesu li te dvije različite organizacije sastavljene od istih tipova stanica.
„Koristeći sekvenciranje RNA pojedinačnih jezgara (snRNA-seq) i fluorescentno prostorno mapiranje genske ekspresije, identificirali smo stanične tipove zajedničke larvalnoj i mladoj fazi (skeletne, probavne, pankreasne, mišićne i imunološke stanice), kao i stanične tipove prisutne samo u mladim životinjama, među kojima neurone i vodeni vaskularni sustav, funkcionalnu komponentu lokomocije kod bodljikaša“, navode istraživači Periklis Paganos, Jack Ullrich-Lüter i Maria Ina Arnone.
Analizom genske ekspresije dodatno su otkrili da je građa tijela mladog ježinca slična glavi, u skladu s nedavnim rezultatima dobivenima i kod morskih zvijezda i zmijača. Geni koji određuju anteroposteriornu os, a obično se koriste za razlikovanje područja glave i trupa životinja s bilateralnom simetrijom, pokazali su da veći dio tijela morskog ježinca eksprimira gene povezane s glavom, dok je ekspresija gena „trupa“ ograničena na unutarnje organe, poput probavnog sustava i vodenog vaskularnog sustava. Stoga morski ježinci nemaju pravo područje trupa.
Među najzanimljivijim rezultatima istraživanja ističe se velika raznolikost i raspored neurona. Stotine neuronskih tipova eksprimiraju i genske markere „glave“ tipične za bodljikaše i konzervirane gene središnjeg živčanog sustava kralježnjaka, što sugerira da morski ježinci imaju integriranu neuronsku arhitekturu nalik mozgu, a ne jednostavnu decentraliziranu živčanu mrežu.
„Sveukupno, naši rezultati doveli su nas do pretpostavke da ovi morski beskralježnjaci imaju neuronsku mrežu rasprostranjenu cijelim tijelom, koja eksprimira mnoge od istih gena prisutnih u središnjem živčanom sustavu kralježnjaka. Dodajući još jednu razinu složenosti, identificirali smo bogat spektar fotoreceptorskih stanica koje eksprimiraju više različitih opsina, što ukazuje da je velik dio živčanog sustava ježinca izrazito fotosenzitivan i vjerojatno pod snažnim utjecajem svjetlosti. Među tim fotoreceptorskim stanicama pronašli smo i tip stanice koji istodobno eksprimira dvije različite vrste opsina: jednu odgovornu za vid (melanopsin) u mnogim beskralježnjacima i drugu koja bi mogla biti uključena u spektralnu regulaciju, što sugerira da morski ježinci imaju sofisticiraniji vid nego što se ranije pretpostavljalo“, ističu istraživači.
Sveukupno, ovo istraživanje dovodi u pitanje dugotrajna uvjerenja o jednostavnosti živčanog sustava bodljikaša, a rezultati pružaju nove uvide u to kako se složeni živčani i vidni sustavi mogu razviti bez pravog mozga ili pravih očiju.
Stjepan Felber | Ekovjesnik