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
