ملخص: يلجأ الباحثون إلى قناديل البحر وذباب الفاكهة لاستكشاف الدافع للتغذية وإلقاء ضوء جديد على الآليات الكامنة وراء تنظيم التغذية.
مصدر: جامعة توهوكو
أظهرت الأبحاث التي استمرت لعقود أن الدافع للتغذية ، أي الجوع والشعور بالامتلاء ، تتحكم فيه الهرمونات والبروتينات الصغيرة التي تسمى الببتيدات العصبية. توجد في مجموعة واسعة من الكائنات الحية مثل البشر والفئران وذباب الفاكهة.
مثل هذا الحدوث الواسع الانتشار يشير إلى أصل تطوري مشترك. لاستكشاف هذه الظاهرة ، اتجهت مجموعة بحثية إلى قناديل البحر وذباب الفاكهة ، واكتشفت بعض النتائج المدهشة.
على الرغم من أن قنديل البحر كان يشترك في سلف مشترك مع الثدييات قبل 600 مليون سنة على الأقل ، فإن أجسامهم أبسط. لديهم أجهزة عصبية منتشرة تسمى الشبكات العصبية ، على عكس الثدييات التي لديها المزيد من الهياكل الخرسانية مثل الدماغ أو العقد. ومع ذلك ، فإن قناديل البحر تمتلك مخزونًا غنيًا من السلوكيات ، بما في ذلك استراتيجيات البحث عن الطعام المتقنة وطقوس التزاوج والنوم وحتى التعلم.
على الرغم من موقعها المهم في شجرة الحياة ، لا تزال هذه المخلوقات الرائعة غير مدروسة ، ولا يُعرف أي شيء تقريبًا عن كيفية التحكم في تناولها للطعام.
المجموعة ، التي قادها هيرومو تانيموتو وفلاديميروس توما من كلية الدراسات العليا لعلوم الحياة بجامعة توهوكو ، ركزت على كلادونيما ، وهو قنديل بحر صغير ذو مخالب متفرعة يمكن تربيته في المختبر. تنظم قنديل البحر مقدار ما تأكله بناءً على مدى جوعها.
قال تانيموتو: “أولاً ، لفهم الآليات الكامنة وراء تنظيم التغذية ، قمنا بمقارنة ملامح التعبير الجيني في قنديل البحر الجائع والمتغذى”.
لقد غيرت حالة التغذية مستويات التعبير للعديد من الجينات ، بما في ذلك بعض الجينات التي تشفر الببتيدات العصبية. من خلال تصنيع واختبار هذه الببتيدات العصبية ، وجدنا خمسة منها قللت من التغذية في قنديل البحر الجائع “.
ثم صقل الباحثون كيف يتحكم أحد الببتيدات العصبية -GLWamide- في التغذية. كشف تحليل سلوكي مفصل أن GLWamide يثبط تقصير اللوامس ، وهي خطوة حاسمة لنقل الفريسة المأسورة إلى الفم. عندما قام الباحثون بتسمية GLWamide ، وجدوا أنها موجودة في الخلايا العصبية الحركية الموجودة في قواعد اللوامس ، وتغذي مستويات GLWamide المتزايدة.
أدى ذلك إلى استنتاج مفاده أن GLWamide ، في Cladonema ، يعمل كإشارة للشبع – إشارة مرسلة إلى الجهاز العصبي تشير إلى أن الجسم لديه ما يكفي من الطعام.
ومع ذلك ، فإن سعي الباحثين لاستكشاف الأهمية التطورية لهذه النتيجة لم يتوقف عند هذا الحد. بدلاً من ذلك ، نظروا إلى الأنواع الأخرى. يتم تنظيم أنماط تغذية ذباب الفاكهة بواسطة الببتيد العصبي العضلي (MIP).
يأكل ذباب الفاكهة الذي يفتقر إلى MIP المزيد من الطعام ، ويصبح سمينًا في النهاية. ومن المثير للاهتمام ، أن MIP و GLWamide يشتركان في أوجه تشابه في بنيتهما ، مما يشير إلى أنهما مرتبطان من خلال التطور.
قال توما: “منذ أن تم الحفاظ على وظائف GLWamide و MIP على الرغم من 600 مليون سنة من الاختلاف ، فقد دفعنا ذلك إلى التفكير فيما إذا كان من الممكن استبدال الاثنين”. “وقد فعلنا ذلك بالضبط ، أولاً بإعطاء MIP لقنديل البحر ثم التعبير عن GLWamide في الذباب الذي لا يحتوي على MIP.”
بشكل مثير للدهشة ، قلل MIP من تغذية Cladonema ، تمامًا كما فعل GLWamide. علاوة على ذلك ، تخلص GLWamide في الذباب من الإفراط في الأكل غير الطبيعي ، مما يشير إلى الحفظ الوظيفي لنظام GLWamide / MIP في قنديل البحر والحشرات.
يلاحظ تانيموتو أن أبحاثهم تسلط الضوء على الأصول التطورية العميقة لإشارة الشبع المحفوظة وأهمية تسخير نهج مقارن. “نأمل أن يكون نهجنا المقارن مصدر إلهام للتحقيق المركز في دور الجزيئات والخلايا العصبية والدوائر في تنظيم السلوك ضمن سياق تطوري أوسع.”
حول هذا أخبار أبحاث علم الأعصاب
مؤلف: المكتب الصحفي
مصدر: جامعة توهوكو
اتصال: المكتب الصحفي – جامعة توهوكو
صورة: تُنسب الصورة إلى هيرومو تانيموتو
البحث الأصلي: وصول مغلق.
“فيما يتعلق بأصل الشهية: يمثل GLWamide في قنديل البحر ببتيدًا عصبيًا شبعًا موروثًابقلم هيرومو تانيموتو وآخرون. PNAS
خلاصة
فيما يتعلق بأصل الشهية: يمثل GLWamide في قنديل البحر ببتيدًا عصبيًا شبعًا موروثًا
يتم تنظيم تناول الطعام من خلال الحالة الداخلية. تتوسط هذه الوظيفة الهرمونات والببتيدات العصبية ، والتي تتميز بشكل أفضل في الأنواع النموذجية الشائعة. ومع ذلك ، فإن الأصول التطورية لمثل هذه الببتيدات العصبية المنظمة للتغذية غير مفهومة جيدًا. استخدمنا قنديل البحر كلادونيما لمعالجة هذا السؤال.
حددت مناهجنا النصية والسلوكية والتشريحية المدمجة GLWamide كببتيد قمع للتغذية يمنع بشكل انتقائي تقلص اللامسة في قنديل البحر هذا. أنا
n ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة، الببتيد التثبيطي العضلي (MIP) هو ببتيد الشبع المرتبط. من المثير للدهشة أننا وجدنا أن GLWamide و MIP كانا قابلين للتبادل تمامًا في هذه الأنواع البعيدة تطوريًا لتثبيط التغذية.
تشير نتائجنا إلى أن أنظمة إشارات التشبع للحيوانات المتنوعة تشترك في أصل قديم.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”