Kāpēc neredzīgajām alu zivīm ir samazinājušās smadzenes?

Meksikas alu zivis (koda nosaukums: Astyanax mexicanus) nav tikai akls un bez acīm, tai ir arī sarautas smadzenes. Kā tas tieši nonāca, ir mazliet evolūcijas noslēpums. Iekšā nesenais raksts žurnālā Zinātnes attīstība, pētnieki ierosina, ka zivis, lai taupītu enerģiju, pameta acis un attīstīja vienkāršotas smadzenes. Bet vai tas tiešām ir labākais izskaidrojums?



Citiem vārdiem sakot, vai acīm un smadzenēm tiešām ir vajadzīga tik nesamērīga enerģija, ka pietiek tikai ar pāris miljoniem gadu ilgu alu kavēšanos, lai sasniegtu dzimumlīniju un pārprogrammētu tās? Vai mazāk sakropļotā argumentācija vienkārši nepieņemtu, kā to darīja Darvins, ka tās kaut kā tiek zaudētas neizmantošanas dēļ un nekas vairāk? Diemžēl pēdējais dod mājienu Lamarckisms , kaut ko tādu, kas stingrā evolūcijas maisījuma un mutāciju un dabiskās atlases piekritēji ir ieprogrammējuši riebumu. Tomēr, ja mēs uz brīdi pārietam tumšajā pusē, mēs varam domāt, ka, lai saglabātu tādas greznības kā acis un smadzenes, to fiziskais nospiedums pārmantojamajā dīglī kaut kā nepārtraukti jāatsvaidzina. Bez šī ieguldījuma - proti, pastāvīgiem vides stimuliem - šie šķietami stabilie piederumi acīmredzami ir tikpat nepastāvīgi kā RAM.

Tiem, kas zina, ir izsmalcināts vārds par krīta etiolāciju un de-evolūciju, kas notiek ar pārāk daudz alu dzīvošanu. Mūsu pašu senču brāļi, jaunatklātie homo naledi , bez šaubām, bija diezgan labi iepazinušies ar tās nedienām. Es šeit runāju par troglomorfismu, pilnīgu morfoloģisko pielāgošanos alu tumsai. Kreationisti, droši vien vajadzētu pieminēt, mīl alu zivis. Viņi parasti precīzi nezina, kāpēc viņiem tas patīk, tikai tas, ka tās pamestā vizuālā sistēma laiku pa laikam rada mazliet problēmu tiem zinātniski domājošajiem ļaudīm.



Tagad, ja neapstrādāta, netraucēta ‘enerģija’, kas uztverta organisma līmenī, atšķirībā no smalkāk sadalītiem un niansētākiem stimuliem, patiešām ir īstais troglomorfiskais virzītājspēks, varētu izmantot pieeju, sadalot to trīs vietās, kur tas var darboties. Pirmajā vajadzētu būt pietiekami daudz enerģijas, lai embrijā izveidotu acis un smadzenes. Otrajā pietiek, lai uzturētu viņus pieaugušajā, bet trešajā enerģijā, lai viņi faktiski ieslēgtos un tiktu izmantoti.



Lai gan pēdējiem diviem neapšaubāmi ir zināma pārklāšanās, acīmredzot tumšā alā acīmredzami ir maz, lai pievērstu acis. Pirmais pieprasījums, to audzēšana, arī šeit nav liela problēma, jo, kā ziņo paši autori, zivīm acis attīstās kā embrijam. Tikai vēlāk tie tiek izjaukti parastajā palimpsestiskajā skrāpējumā, ko evolūcija izmanto visā attīstībā, lai novecojušos orgānus izmantotu jauniem mērķiem.

Tik daudz nav tas, ka “enerģija” ir slikts izskaidrojums, bet ka tā ir tikai neprecīza. Enerģijas vienādojumi, proti, saglabāšanas attiecības, iespējams, ir visnoderīgākais pieejamais līdzeklis fizikā. Bet bioloģijā reti kuram paveicas. Autori mēģina izmērīt relatīvo enerģijas patēriņu, reģistrējot skābekļa patēriņu. Jo īpaši viņi mēra tā lietošanu neredzīgām un redzes zivīm, kā arī acu un redzes tektuma gabalos gan gaišā, gan tumšā laikā. Tektums ir tā smadzeņu daļa, par kuru Zebrafish pirms neilga laika tika iztēlots, lai izveidotu pirmo smadzeņu darbības kartes . Tas ir zivju vizuālās sistēmas biznesa gals. Kā redzams zemāk, autori atklāja, ka tas ir arī visdimorfākais (atšķiras pēc izmēra) starp zivju alu formām un to redzamajām virsmas kohortām.

F1.liels



Pētnieki izmantoja savus datus, lai izveidotu modeli, kas paredzēja, ka visu smadzeņu enerģētiskās izmaksas 1 g virsmas zivīm ir 15% no vielmaiņas miera stāvoklī. Lai dotu priekšstatu par attiecīgajiem patēriņa rādītājiem, acis gaismā izmantoja aptuveni 0,507mg O2 stundu – 1 g mitru masu – 1. Tumsā viņiem tika konstatēts, ka viņi patērē nedaudz vairāk skābekļa, lai gan varētu aizmukt, attiecinot to uz fotoreceptora anomālo apgriezto raksturu atbildes tīklenē . Būtu jauki iegūt intuitīvāku sajūtu par šo patēriņa līmeni, tomēr ii ir uzņēmējdarbības raksturs, ka vienībām parasti ir nepieciešams veikt kādu masāžu, lai tās salīdzinātu. Piemēram, lidojošais kolibri, kura muskuļi, iespējams, var sadedzināt desmitkārtīgi nekā cilvēka elites sportists, ir reģistrēts ar 68–85 ml O2 / g / h.

Atmetot vienkāršus enerģijas argumentus, viss nav pazudis. Ģenētika un jo īpaši epigenetika jau ir piedāvājušas dažas vietas, kur sākt meklēt ātras, uz vidi virzītas pārmaiņas. Iepriekšējie pētījumi ir uzsvēruši dažus gēnus, kas ir tieši iesaistīti tādu lietu kontrolē kā acs un smadzeņu lielums. Tika konstatēts, ka embrijā notiekošā deevolucija vai drīzāk acs dekonstrukcija seko arī paredzamām programmām vai šūnu nāvei vai apoptozei.

Nogurdinoši transplantācijas eksperimenti ir atklājuši, ka tieši lēca ir galvenā acs organizētāja. Ja neredzīgā embrija attīstošais objektīvs tiek pārstādīts redzamām zivīm, kuras attīstās, tas var apdraudēt aci. No otras puses, redzes redzamās zivju lēcas pārstādīšana neredzīgā zivju acī var glābt daudzus acu attīstības aspektus un, iespējams, pat smadzenes.



Citas strauji mainīgas struktūras, kas reaģē uz vidi un pārprogrammē šūnas daļas, tieši pārmantojamas vai citādi, ietver visuresošos uz stresu reaģējošos proteīnus, piemēram, HSP-90. Šie labi pētītie proteīni viegli maina savu locīšanas struktūru, mainoties lietām ap katru organisma šūnu, salīdzinot ar to daudz ātrāk, nekā faktiskās kodēšanas secības pielāgošana. Ja enerģijas noplicinātas vides stress patiešām prasa mazāku prāta jaudu, mēs varētu piedāvāt, ka labāks veids, kā sasniegt šo mērķi, ir vienkārši iestatīt procesora ātrumu. Citiem vārdiem sakot, neizsakāms skaits papildu jonu kanālu - olbaltumvielas, kas pilnībā redzamas slēptajiem evolūcijas emisāriem - regulē to, cik ātri neironi var izšaut. Neironi, kuru darbības ātrums ir tukšgaitā un daudz augstāks, sadedzina pārmērīgu enerģijas daudzumu.

Tas, kā šī neironu „šaušanas” enerģija tiek salīdzināta ar augšanai un uzturēšanai izmantoto enerģiju, ir interesants jautājums, ar kuru mēs esam saskārušies iepriekš notiekošās paplašināšanas un neirītu ievilkšana ambulatoros neironos. Vēl teorētiskākā līmenī citi ir pat novērtējuši enerģiju, kas nepieciešama baktēriju pavairošanai atkārtot sevi vai lai eikariotu šūnas diferencētos un migrētu aizverošā brūcē. Tiem, kas tikko jāzina, viņi saka, ka, lai kļūtu par diviem vai kaut kas līdzīgs, atsevišķai baktērijai, iespējams, vajadzēs aptuveni divkāršot pašreizējo pamata vielmaiņas ātrumu.

Pēdējais ātrais risinājums, ko varētu izmēģināt ar enerģiju ierobežoti troglodīti, ir vienkārši samazināt viņu nesamo DNS daudzumu. Mazāk DNS pārvēršas nedaudz ātrākos šūnu dalīšanās un attīstības ciklos, taču tam ir arī enerģētisks bonuss. Proti, jums nav nepieciešams sadedzināt tik daudz ATP, lai atkārtotu visus šos papildu gēnu kopijas un tādi. Jūs arī samazinājāt nejaušu olbaltumvielu ekspresiju, kas jums patiesībā nav vajadzīga. Visu jūsu rezerves DNS izmešana var būt grūta tablete, ko norīt, taču varētu būt laba lieta, ja to labāk apskatītu, kā alas zivis ripo.

Copyright © Visas Tiesības Aizsargātas | 2007es.com