一篇新文章扩展了我们对海葵触手中感觉神经元的理解,通过一个共同的基因将它们与人类的肾病联系起来。
阿尔伯塔大学的生物科学研究人员发表了一篇论文,扩展了我们对海葵触手中感觉神经元的理解,通过一个共同的基因将它们与人类的肾病联系起来。
对人类听觉能力的进化根源的分析使团队仔细检查了海葵触手外部的机械感受头细胞。机械感受与听觉和触觉的能力有关,而头细胞是脊椎动物内耳中的听觉细胞,能够感知震动以实现听觉。海葵的触手上有类似的细胞——也叫头细胞——它们用来感知猎物的运动。
在发表在《自然通讯》上的论文中,由阿尔伯塔大学生物科学副教授中西永康负责,研究人员发现,人类肾病的致病基因——多囊肾病1(或PKD-1)基因——在海葵中也存在,允许它们的头细胞感知环境中的水流动并做出反应。
由于PKD-1在肾细胞中作为流体传感器发挥作用,并且对哺乳动物的听觉是必要的,这一新发现表明,PKD-1在感知流体运动方面的进化角色可以追溯到超过5.8亿年前的哺乳动物和海葵的共同祖先。
刺细胞动物,包括水母、珊瑚和海葵,是与具有双侧对称的动物(如人类和昆虫)最近的生活亲属。尽管海葵等生物常常被认为缺乏脊椎动物所具有的复杂性和精细性,但它们与人类共享许多基因,包括那些与基本功能和严重疾病相关的基因。
因此,刺细胞动物对于研究人类进化历史非常有用,因为双侧动物和刺细胞动物所共享的特征可能在我们最后的共同祖先身上存在。值得注意的特征是机械感受系统,双侧动物和刺细胞动物在机械感受器发育中使用了相似的基因组。
意外的是,研究人员还发现,在海葵触手的表面上不仅存在一种类型的机械感受神经元,正如之前假设的那样,而是至少存在两种独特类型的头细胞。存在多种类型的机械感受神经元的这一发现表明,这些动物属于一个在5.8亿年前与我们的祖先分化的群体,可能意味着我们古老的共同祖先的机械感受系统比先前认为的更复杂,或者机械感受神经元的细胞类型多样性在海葵和相关的海洋刺细胞动物如水母中独立增加。这些发现代表了进一步研究人类机械感受基础和动物机械感受系统进化的重要一步。
“这篇论文是由本科生和研究生以及我们的导师中西博士多年来研究的成果,”博士生Baranyk表示,他是论文的第一作者。“看到所有的成果汇聚在一起,能够分享这项工作作为对科学知识的贡献,激励未来的研究,真是令人欣慰。”
中西博士补充道:“我很高兴看到我们团队的努力——经过许多‘失败’的实验和一些成功的实验——得到了回报。看到学生逐渐成长为科学家,取得新发现,并将这些经历用于寻找更伟大的成就,总是令人感到满足。”
该论文的六位合著者中有五位与阿尔伯塔大学相关。除了Baranyk和中西博士,米格尔·西尔瓦是生物科学的硕士生,其他两位合著者克里斯滕·马利和樱花·里克是当时在中西实验室做研究的本科生。格雷西·谢夫是中西实验室的访问本科生。西尔瓦和马利目前已毕业。