Özet: Araştırmacılar sakallı ejderin beyninin moleküler bir atlasını oluşturdular ve bunu fare beyniyle karşılaştırdılar. Bulgular, yaygın inanışın aksine, memeli beyinlerinin, yeni memeli özellikleriyle desteklenmiş eski bir sürüngen beyninden oluştuğunu ortaya koyuyor. Hem sürüngen hem de memeli beyinleri, ortak bir ata kümesinden kendi dallarına özgü nöron tiplerini ve devrelerini geliştirdiler.
Kaynak: Max Planck Enstitüsü
Bu günlerde, ejderhalar tutuyor Game of Thrones hayranları parmak uçlarında. Ama aynı zamanda, Max Planck bilim adamlarının Avustralyalı sakallı ejderin beyni üzerindeki çalışmalarının ortaya koyduğu gibi, omurgalı beyin evrimi hakkında da önemli bilgiler sağlıyorlar. Pogona vitticeps.
Omurgalıların evrimi, 320 milyon yıl önce ilk tetrapodların (dört uzuvlu hayvanlar) sudan karaya geçmesiyle büyük bir dönüş yaptı ve sonunda üç ana dalın ortaya çıkmasına neden oldu: sürüngenler, kuşlar (sürüngen ağacının bir dalı) ve memeliler. Ortak atadan dolayı, tüm tetrapodların beyinleri, erken gelişim sırasında kurulan benzer bir temel mimariyi paylaşır.
Yine de, bu ortak üzerindeki varyasyonlar nasıl “taslak” dalına özgü niteliklere katkıda bulunduğu belirsizliğini koruyor.
Frankfurt’taki Max Planck Beyin Araştırmaları Enstitüsü’ndeki sinirbilimciler, ejderha beyninin moleküler bir atlasını oluşturarak ve onu farelerden alınan bir atla ile karşılaştırarak bu sorunun üstesinden geldiler.
Bulguları, bir memeli beyninin yeni memeli özellikleriyle desteklenmiş eski bir “sürüngen” beyninden oluştuğuna dair yaygın inancın aksine, hem sürüngen hem de memeli beyinlerinin ortak bir atadan gelen kendi dallarına özgü nöron tiplerini ve devrelerini geliştirdiğini gösteriyor.
“Nöronlar vücuttaki en çeşitli hücre tipleridir. Max Planck Beyin Araştırmaları Enstitüsü Direktörü Prof. Gilles Laurent, “Evrimsel çeşitlilik, onları üreten gelişim süreçlerindeki değişiklikleri yansıtıyor ve ait oldukları nöral devrelerde değişikliklere yol açabiliyor” diyor. Bilim.
“Örneğin, farklı beyin bölgeleri izole olarak çalışmıyor, bu da talamus ve serebral korteks gibi birbirine bağlı bölgelerin evriminin bir şekilde ilişkili olabileceğini düşündürüyor.
“Ayrıca, sürüngenlerde ve memelilerde ortak bir atasal yapıdan türetilen bir beyin alanı, bugün bir dalda atadan kalma, diğerinde ise “modern” kalacak şekilde evrimleşmiş olabilir.
“Tersine, her iki dal da artık ortak (eski) ve spesifik (yeni) nöron türlerinin bir karışımını içerebilir. Bunlar, deneylerimizin ele almaya çalıştığı türden sorular”, diye ekliyor Laurent.
Beyindeki gelişim bölgelerini ve projeksiyonları karşılaştırmaya yönelik geleneksel yaklaşımlar, bu benzerlikleri ve farklılıkları ortaya çıkarmak için gerekli çözünürlüğe sahip olmasa da, Laurent ve ekibi hücresel transkriptomik bir yaklaşım benimsedi.
Bilim adamları, tek hücrelerde bulunan RNA moleküllerinin (transkriptomlar) büyük bir bölümünü tespit eden tek hücreli RNA dizilimi adı verilen bir teknik kullanarak, Avustralyalı sakallı ejderin beyninin hücre tipi bir atlasını oluşturdular. Pogona vitticeps ve mevcut fare beyni veri kümeleriyle karşılaştırdı.
Transkriptomik karşılaştırmalar, paylaşılan nöron türleri sınıflarını ortaya çıkarır
Laurent Lab’de yüksek lisans öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarı David Hain, “Pogona’nın beyninden 280.000’den fazla hücrenin profilini çıkardık ve 233 farklı nöron tipi belirledik” diye açıklıyor.
Hain, “Verilerimizin fare verileriyle hesaplamalı entegrasyonu, bu nöronların, muhtemelen atalardan kalma nöron tiplerini temsil eden ortak ailelerde transkriptomik olarak gruplanabileceğini ortaya çıkardı” diyor.
Ek olarak, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, beynin çoğu bölgesinin ortak (eski) ve spesifik (yeni) nöron türlerinin bir karışımını içerdiğini buldu.
Yüksek lisans öğrencisi Tatiana Gallego-Flores, ejderha beyni boyunca bu hücre tiplerini haritalamak için histolojik teknikleri kullandı ve (diğerlerinin yanı sıra) talamustaki nöronların, beynin diğer bölgelerine olan bağlantılarıyla tanımlanan iki transkriptomik ve anatomik alanda gruplanabileceğini gözlemledi.
Bu bağlantılı bölgelerin memelilerde ve sürüngenlerde farklı kaderleri olduğundan, bu bölgelerden biri oldukça farklı olduğundan, bu iki alanın talamik transkriptomlarının karşılaştırılması çok ilginç oldu. Gerçekten de, transkriptomik sapmanın hedef bölgelerinkiyle eşleştiğini ortaya koydu.
“Bu, nöronal transkriptomik kimliğin, en azından kısmen, bir bölgenin hedeflerine uzun menzilli bağlantısını bir şekilde yansıttığını gösteriyor.
Ayrıca bakınız
“Eski omurgalıların beyinlerine sahip olmadığımız için, beynin son yarım milyar yıldaki evrimini yeniden inşa etmek, çok karmaşık moleküler, gelişimsel, anatomik ve işlevsel verileri kendi içinde tutarlı bir şekilde birbirine bağlamayı gerektirecektir. Çok heyecan verici zamanlarda yaşıyoruz çünkü bu mümkün hale geliyor”, diyerek sözlerini sonlandırıyor Laurent.
Bu evrimsel sinirbilim araştırma haberleri hakkında
Soyut
Amniyot beyindeki nöron tiplerinin moleküler çeşitliliği ve evrimi
Omurgalı beyninde evrimsel olarak korunan bölgelerin varlığı iyi bilinmektedir. Bununla birlikte, nöron türlerinin evriminin altında yatan kurallar ve kısıtlamalar tam olarak anlaşılamamıştır.
Nöron tiplerini beyin bölgeleri ve türleri arasında karşılaştırmak için sakallı bir ejderin beyninin hücre tipi atlasını oluşturduk ve bunu fare veri kümeleriyle karşılaştırdık.
Korunmuş nöron sınıfları, homeodomain tipi transkripsiyon faktörleri ve bağlantıda yer alan genler dahil olmak üzere yüzlerce genin ifadesinden tanımlanabilir.
Bununla birlikte, bu sınıflar içinde, beynin atalara ve yeni alanlara basit bir sınıflandırmasını engelleyen hem korunmuş hem de farklı nöron türleri vardır.
Talamusta nöronal çeşitlilik, korteksin evrimi ile ilişkilidir, bu da gelişimsel orijin ve devre tahsisinin nöronal kimlik ve evrimin itici güçleri olduğunu düşündürür.
Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/reptilian-mammalia-brain-21350/