همانطور که شما این سطور را می خوانید، «ماشین» بیولوژیکی بسیار پیچیده ای که مغز شماست در حال کار است. مغز انسان از تقریباً 86 میلیارد نورون تشکیل شده است و نه تنها عملکردهای بدن ما را از بینایی تا حرکت کنترل می کند، بلکه آگاهی و درک را نیز فراهم می کند.
علیرغم اهمیت اصلی آن، منشا مغز هنوز کشف نشده است. اولین مغز حیوانات صدها میلیون سال پیش ظاهر شد. امروزه فقط بدوی ترین گونه های جانوری مانند اسفنج های آبزی فاقد مغز هستند. به طور متناقض، این گونه ها ممکن است کلید کشف رمز و راز چگونگی تکامل نورون ها و مغزها را داشته باشند.
تک تک سلول های عصبی در مغز از طریق سیناپس ها ارتباط برقرار می کنند. این ارتباطات بین سلول ها در قلب عملکرد مغز قرار دارد و توسط تعدادی ژن مختلف تنظیم می شود. اسفنج ها این سیناپس ها را ندارند، اما ژنوم آنها همچنان بسیاری از ژن های سیناپسی را رمزگذاری می کند. دانشمندان EMBL این سوال را مطرح کردند که چرا ممکن است چنین باشد. آخرین یافته های آنها امروز در مجله منتشر شده است علوم پایه.
“ما می دانیم که این ژن های سیناپسی در عملکرد عصبی در حیوانات عالی نقش دارند. یافتن آنها در گونه های اولیه مانند اسفنج ها این سوال را مطرح می کند: اگر این حیوانات مغز ندارند، نقش این ژن ها چیست؟” Detlev Arendt، رهبر گروه EMBL و دانشمند ارشد در EMBL Heidelberg توضیح داد. به همان سادگی که به نظر می رسد، پاسخ به این سوال تا کنون فراتر از توانایی های تکنولوژیکی ما بوده است.
برای مطالعه نقش این ژن‌های سیناپسی در اسفنج‌ها، آزمایشگاه آرنت فناوری‌های میکروسیال و ژنومی را در اسفنج آب شیرین ایجاد کرد. Spongilla lacustris. با استفاده از این تکنیک‌ها، دانشمندان سلول‌های منفرد را از چندین اسفنج در داخل قطرات میکروسیال جمع‌آوری کردند و سپس فعالیت ژنتیکی هر سلول را مشخص کردند.
جاکوب موسر، دانشمند تحقیقاتی در گروه آرنت و سرپرست تیم تحقیق، گفت: “ما نشان دادیم که سلول های خاصی در اتاق های گوارشی اسفنجی ژن های سیناپسی را فعال می کنند. بنابراین حتی در یک حیوان ابتدایی فاقد سیناپس، ژن های سیناپسی در قسمت های خاصی از بدن آن فعال هستند.” نویسنده در مطالعه
اسفنج ها از اتاق های گوارشی خود برای فیلتر کردن غذا از آب و تعامل با میکروب های محیطی استفاده می کنند. برای درک آنچه که سلول‌های بیان‌کننده ژن‌های سیناپسی انجام می‌دهند، گروه آرنت با شش تیم EMBL و همچنین همکاران در اروپا و سراسر جهان به نیروهای خود پیوست. محققان با کار با مرکز هسته میکروسکوپ الکترونی EMBL، تیم یانیک شواب و گروه توماس اشنایدر که خطوط پرتوهای سنکروترون را در EMBL هامبورگ اجرا می‌کنند، یک رویکرد تصویربرداری همبستگی جدید ایجاد کردند. دکتر شواب توضیح داد: «با ترکیب میکروسکوپ الکترونی با تصویربرداری اشعه ایکس بر روی خط پرتو سنکروترون، ما توانستیم رفتار خیره‌کننده این سلول‌ها را تجسم کنیم.
دانشمندان عکس‌های سه بعدی از سلول‌هایی گرفتند که در سراسر اتاق گوارش می‌خزند تا مهاجمان باکتریایی را از بین ببرند و بازوهای بلندی را که دستگاه تغذیه سلول‌های گوارشی خاص را می‌پیچانند، بفرستند. این رفتار یک رابط برای ارتباط هدفمند سلول-سلول ایجاد می کند، همانطور که در سیناپس های بین سلول های عصبی در مغز ما نیز اتفاق می افتد.
دکتر موسر گفت: «نتایج ما به سلول‌هایی اشاره می‌کند که تغذیه و کنترل محیط میکروبی را به‌عنوان پیش‌سازهای تکاملی احتمالی برای اولین مغز حیوانات انجام می‌دهند.» “واقعا غذای فکر کردن!”
منبع داستان:
مواد ارائه شده توسط آزمایشگاه بیولوژی مولکولی اروپا. توجه: محتوا ممکن است برای سبک و طول ویرایش شود.