새로운 연구는 두족류가 척추동물과 유사한 뇌를 만든다는 것을 발견했습니 다.

두족류는 진정으로 인상적인 행동을 할 수 있습니다. 정보를 빠르게 처리하여 모양, 색상, 질감까지 변형하여 주변 환경과 조화를 이룰 수 있습니다. 그들은 또한 서로 의사소통할 수 있고, 공간 학습의 징후를 보이고, 도구를 사용하여 문제를 해결할 수 있습니다. 그들은 너무 똑똑해서 지루해하고 장난을 시작합니다.

무엇이 이 모든 것을 가능하게 하는지는 비밀이 아닙니다. 문어, 오징어, 갑오징어 사촌을 포함하는 이 해양 동물은 지구상의 무척추 동물 중 가장 복잡한 뇌를 가지고 있습니다. 그러나 미스터리로 남아 있는 것은 처음에 두족류가 어떻게 그렇게 큰 뇌를 발달시켰는가 하는 것입니다. 중앙 처리 조직의 3분의 2가 초점을 맞추는 이 연체 동물의 시각 시스템을 연구하는 하버드 연구소는 그들이 거의 알아낼 수 있었다고 믿고 있습니다.

FAS 시스템 생물학 센터의 연구원들은 새로운 연구에서 오징어 배아에서 생성되는 뉴런을 거의 실시간으로 관찰하기 위해 새로운 라이브 이미징 기술을 어떻게 사용했는지 설명합니다. 그런 다음 망막의 신경계 발달을 통해 해당 세포를 추적할 수 있었습니다.

그들은 이 신경줄기세포가 신경계가 발달하는 동안 척추동물의 줄기세포와 매우 유사하게 행동한다는 사실을 발견하고 놀랐습니다. 그 결과 척추동물과 두족류는 5억년 전에 서로 갈라져 나왔지만 두 동물 모두 큰 뇌가 발달한 과정은 비슷했습니다. 또한 세포가 활동하고 분열하고 형성되는 방식은 본질적으로 이러한 종류의 신경계에 필요한 일종의 청사진을 따를 수 있습니다.

“척추 동물의 신경계 발달에 대해 우리가 알고 있는 많은 것이 오랫동안 그 혈통에 특별한 것으로 생각되었기 때문에 우리의 결론은 놀랍습니다.”라고 존 하버드 특별 연구원이자 이 연구의 수석 저자인 Kristen Koenig는 말했습니다. “과정이 매우 유사하다는 사실을 관찰함으로써 우리에게 제안한 것은 이 두 개의 독립적으로 진화한 매우 큰 신경계가 그것들을 만들기 위해 동일한 메커니즘을 사용한다는 것입니다. 발달 중에 동물이 사용하는 것은 큰 신경계를 구축하는 데 중요할 수 있습니다.”

Koenig Lab의 과학자들은 오징어의 망막에 초점을 맞췄습니다. Doryteuthis pealeii, 더 간단하게 longfin 근해 오징어. 오징어는 약 1피트 길이로 자라며 북서 대서양에 풍부합니다. 배아는 큰 머리와 눈을 가진 사랑스러운 애니메이션 캐릭터처럼 보입니다.

연구원들은 초파리 및 제브라피시와 같은 모델 유기체를 연구하는 데 정기적으로 사용되는 것과 유사한 기술을 사용했습니다. 그들은 특별한 도구를 만들고 개별 세포가 어떻게 행동하는지 보기 위해 몇 시간 동안 10분마다 고해상도 이미지를 찍을 수 있는 최첨단 현미경을 사용했습니다. 연구원들은 세포를 표시하고 추적할 수 있도록 형광 염료를 사용하여 세포를 표시했습니다.

이 라이브 이미징 기술을 통해 팀은 신경 전구 세포라고 하는 줄기 세포와 이들이 어떻게 구성되는지 관찰할 수 있었습니다. 세포는 pseudostratified epithelium이라는 특별한 종류의 구조를 형성했습니다. 그것의 주요 특징은 세포가 조밀하게 포장될 수 있도록 신장된다는 것입니다. 연구원들은 또한 이러한 구조의 핵이 분열 전후에 위아래로 움직이는 것을 보았습니다. 이 움직임은 조직 조직을 유지하고 지속적인 성장을 허용하는 데 중요하다고 그들은 말했습니다.

이러한 유형의 구조는 척추동물 종의 뇌와 눈 발달에서 보편적으로 나타납니다. 이것은 오랫동안 척추동물의 신경계가 크고 복잡하게 성장할 수 있었던 이유 중 하나로 여겨져 왔습니다. 과학자들은 다른 동물에서 이러한 유형의 신경 상피의 예를 관찰했지만 오징어 조직도 크기, 조직 및 핵 운동에서 척추동물의 조직과 놀랍도록 유사했습니다.

이 연구는 Koenig Lab의 연구 조교인 Francesca R. Napoli와 Christina M. Daly가 주도했습니다.

다음으로 연구실은 두족류 뇌에서 어떻게 다른 세포 유형이 나타나는지 살펴볼 계획입니다. Koenig는 그들이 서로 다른 시간에 발현되는지 여부, 뉴런 유형과 다른 유형이 되기로 결정하는 방법 및 이 작업이 종 전체에서 유사한지 여부를 확인하려고 합니다.

Koenig는 “이러한 유형의 작업에서 얻을 수 있는 가장 큰 교훈 중 하나는 삶의 다양성을 연구하는 것이 얼마나 가치 있는지입니다.”라고 말했습니다. “이러한 다양성을 연구함으로써 우리 자신의 발전과 우리 자신의 생의학 관련 질문에 대한 근본적인 아이디어로 실제로 돌아올 수 있습니다. 이러한 질문에 대해 실제로 말할 수 있습니다.”

스토리 출처:

재료 에 의해 제공 하버드 대학교. Juan Siliezar가 쓴 원본. 참고: 내용은 스타일과 길이에 따라 편집될 수 있습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/11/221109161658.htm