‎สล็อตแตกง่ายนักวิทยาศาสตร์แทรก ‘ไฟแฟลช’ ดิสโก้ลงในแมงกะพรุนเพื่อดูว่าพวกเขาทํางานอย่างไรโดยไม่ต้องใช้สมอง‎

สล็อตแตกง่ายนักวิทยาศาสตร์แทรก 'ไฟแฟลช' ดิสโก้ลงในแมงกะพรุนเพื่อดูว่าพวกเขาทํางานอย่างไรโดยไม่ต้องใช้สมอง‎

‎ โดย ‎‎ ‎‎ ‎‎นิโคเลตตา ลานีส‎‎ ‎‎ ‎‎ เผยแพร่เมื่อ ‎‎06 ธันวาคม 2021‎‎สล็อตแตกง่ายนักวิทยาศาสตร์คิดค้นรูปแบบใหม่เพื่อศึกษาระบบประสาทแมงกะพรุนที่ดูเหมือนง่าย‎.‎(ซ้าย) นักวิจัยพบองค์กรเชิงพื้นที่กับวิธีการเปิดใช้งานเซลล์ประสาทเมื่อแมงกะพรุนกําลังประสานงานพฤติกรรม (ขวา) แมงกะพรุนพับด้านขวาของร่างกายเพื่อนํากุ้งน้ําเกลือเล็ก ๆ ไปที่ปากของมัน‎‎ ‎‎(เครดิตภาพ: B. Weissbourd)‎

‎แมงกะพรุนอาจจะไร้สมอง แต่พวกเขาสามารถทําสิ่งที่ซับซ้อนอย่างน่าประหลาดใจด้วยระบบประสาทที่เรียบง่ายของพวกเขา ตอนนี้ด้วยการล้อเล่นกับยีนของแมงกะพรุนนักวิจัยได้คิดค้นวิธีสอดแนมการทํางานภายในของสัตว์ ‎

‎ในการศึกษาใหม่นักวิจัยได้สร้างแบบจําลองโดยใช้แมงกะพรุนสายพันธุ์ ‎‎Clytia hemisphaerica‎‎ 

แมงกะพรุนโปร่งใสรูปร่มที่มีปากคล้ายหลอดอยู่ตรงกลาง แมงกะพรุนวัยรุ่นเติบโตเพียง 0.4 นิ้ว (1 เซนติเมตร) เส้นผ่าศูนย์กลางซึ่งหมายความว่าทีมสามารถวางแมงกะพรุนทั้งหมดไว้ใต้กล้องจุลทรรศน์และสังเกต‎‎ระบบประสาท‎‎ทั้งหมดในครั้งเดียว‎

‎ในขณะที่‎‎สมองของมนุษย์‎‎ทําหน้าที่เป็นศูนย์ควบคุมส่วนกลางสําหรับร่างกายแมงกะพรุนไม่มีโครงสร้างดังกล่าวในระบบประสาทของพวกเขา แต่แมงกะพรุนจํานวนมากมี “ตาข่าย” ของเส้นประสาทที่แผ่กระจายจากศูนย์กลางของร่างกาย นอกจากนี้พวกเขามีแหวนเส้นประสาทที่วิ่งไปรอบ ๆ ด้านล่างของระฆัง – ส่วนรูปพระจันทร์ครึ่งดวงของแมงกะพรุน แมงกะพรุนบางตัวขาดตาข่ายประสาทและมีวงแหวนประสาทเท่านั้นตามรายงานปี 2013 ในวารสาร‎‎ชีววิทยาปัจจุบัน‎‎ แต่ ‎‎C. hemisphaerica ‎‎มีโครงสร้างทั้งสองนี้ ‎

‎คําถามใหญ่คือไม่มีการควบคุมการเคลื่อนไหวแบบรวมศูนย์แมงกะพรุนวัยรุ่นเหล่านี้มีพฤติกรรมประสานงานอย่างไร? ตัวอย่างเช่นสัตว์เลื้อยคลานที่บล็อบบีจะแย่งกุ้งจากคอลัมน์น้ําแล้วพับครึ่งหนึ่งเพื่อดึงขนมขบเคี้ยวเข้าปากท่อได้อย่างไร?‎

‎ที่เกี่ยวข้อง: ‎‎จากสมอง dino เพื่อการควบคุมความคิด — 10 การค้นพบสมองที่น่าสนใจ‎ 

‎เพื่อตอบคําถามนี้ทีมงานได้ยกชุด ‎‎C. hemisphaerica‎‎ ขึ้นด้วยการ‎‎ดัดแปลงพันธุกรรม‎‎ที่เข้ารหัสสําหรับโปรตีนที่เรียกว่า GCaMP ซึ่งเรืองแสงสีเขียวเมื่อสัมผัสกับ‎‎แคลเซียม‎‎ ‎

‎โปรตีนเรืองแสงพิเศษถูกแทรกลงในตําแหน่งใน‎‎จีโนม‎‎แมงกะพรุนเพื่อให้มันสว่างขึ้นในเซลล์ประสาทที่ใช้งานเท่านั้นผู้เขียนคนแรก Brandon Weissbourd นักวิชาการหลังปริญญาเอกด้าน‎‎ชีววิทยา‎‎และวิศวกรรมชีวภาพที่สถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย “เมื่อเซลล์ประสาทมีการใช้งานปริมาณแคลเซียม [ภายในเซลล์ประสาท] จะเพิ่มขึ้นดังนั้น GCaMP จึงกลายเป็นฟลูออเรสเซนต์มากขึ้น ซึ่งหมายความว่ากิจกรรมทางระบบประสาทดูเหมือนกระพริบ” Weissbourd บอกกับ Live Science ในอีเมล ‎

‎แต่แมงกะพรุนมีความส่องสว่างตามธรรมชาติ ดังนั้นเพื่อให้เห็นการกระพริบทางวิศวกรรมของพวกเขา

ชัดเจนยิ่งขึ้นทีมใช้ ‎‎CRISPR‎‎ เพื่อตัดยีนเฉพาะที่ทําให้โปรตีนเรืองแสงที่แตกต่างกันซึ่งช่วยให้โดดเด่นกว่า GCaMP ที่พวกเขาแทรกเขากล่าวว่า‎‎ด้วยแมงกะพรุนของพวกเขาจึงเปลี่ยนเป็นการแสดงแสงขนาดเล็กทีมจึงทําการทดลองจํานวนมากเพื่อดูว่าเซลล์ประสาทใดที่สว่างขึ้นในระหว่างพฤติกรรมการให้อาหารทั่วไป พวกเขาพบว่าเมื่อแมงกะพรุนสลักลงบนกุ้งน้ําเกลือหรือสัมผัสกับ “สารสกัดจากกุ้ง” ที่ทําโดยทีมกลุ่มเซลล์ประสาทที่อยู่ใกล้กุ้งก็สว่างขึ้นทันที ‎

‎ที่เกี่ยวข้อง: ‎‎ข้อเท็จจริงสัตว์แปลก ๆ‎

‎การเปิดใช้งานนี้ไม่ได้ระลอกผ่านแมงกะพรุนทั้งหมดเช่นวิธีการที่หิน plopped ในแอ่งน้ําจะส่งระลอกทั่วพื้นผิวทั้งหมด ค่อนข้างมีเพียงเซลล์ประสาทภายในบริเวณที่มีรูปร่างลิ่มที่กําหนดไว้อย่างดีของระฆังที่สว่างขึ้นเพื่อตอบสนองต่อขนมขบเคี้ยวกุ้ง ลิ่มของเซลล์ประสาทที่ใช้งานนี้มีรูปร่างเหมือนชิ้นพิซซ่าเดียวภายในพายวงกลม‎‎ตามคําสั่ง‎‎ เซลล์ประสาทที่ใกล้เคียงกับกุ้งสว่างขึ้นก่อนทีมพบและจากนั้นไฟแฟลชจะส่องสว่างส่วนที่เหลือของชิ้น‎

‎เมื่อมองจากด้านบนจะเห็นแมงกะพรุนตัวจิ๋วมีปากกลางและหนวดเรียงอย่างสม่ําเสมอรอบขอบด้านนอกเช่นตัวเลขบนนาฬิกา แมงกะพรุนยังมีแมลงภู่รูปไข่สี่ตัวที่มองเห็นได้บนร่างกายของมัน ‎‎(เครดิตภาพ: B. Weissbourd / J. DeGiorgis)‎‎ตัวอย่างเช่นถ้ากุ้งถูกวางไว้ที่ขอบไกลของชิ้นพิซซ่าลงบน “เปลือกโลก” เปลือกโลกจะสว่างขึ้นก่อนตามด้วยส่วนที่เหลือของชิ้น ผลระลอกนี้ตรงกับแมงกะพรุนพับขึ้นที่มุมของระฆังเพื่อที่จะนํากุ้งไปที่ปากของมัน ‎

‎ทีมไม่ได้คาดหวังที่จะสังเกตระดับขององค์กรนี้ภายในตาข่ายเส้นประสาทที่ดูเหมือนไม่มีโครงสร้าง, Weissbourd กล่าวว่า. “การค้นพบโครงสร้างภายในเครือข่ายเป็นเรื่องน่าประหลาดใจอย่างแน่นอน” ‎

‎เมื่อมองไปข้างหน้าทีมวางแผนที่จะตรวจสอบว่าแมงกะพรุนออกแรงควบคุมพฤติกรรมทั้งหมดของพวกเขาได้อย่างไรไม่เพียง แต่ให้อาหารและพวกเขาวางแผนที่จะศึกษาแมงกะพรุนสายพันธุ์ต่าง ๆ ซึ่งทําหน้าที่พฤติกรรมที่แตกต่างกันกับ ‎‎C. hemisphaerica‎‎ Weissbourd กล่าวว่า ตัวอย่างเช่นในขณะที่แมงกะพรุนบางตัวมีพฤติกรรมการส่งผ่านอาหารคล้ายกับ ‎‎C. hemisphaerica‎‎ คนอื่น ๆ แทนที่จะใช้ปากที่ยาวเพื่อถอนอาหารออกจากหนวดของพวกเขา “ด้วยความหลากหลายของแมงกะพรุนและจํานวนมากมีขนาดเล็กและโปร่งใสฉันคิดว่าพวกเขาสามารถให้แพลตฟอร์มที่น่าตื่นเต้นในอนาคตเพื่อทําความสล็อตแตกง่าย