Zašto slijepe špiljske ribe imaju skupljeni mozak?

Meksička špiljska riba (kodno ime: Astyanax mexicanus) nije samo slijepa i bez oka, već ima i skupljeni mozak. Točno kako je to tako završilo pomalo je evolucijska misterija. U najnoviji članak u časopisu Znanstveni napredak, istraživači sugeriraju da je riba ispustila oči i razvila pojednostavljeni mozak kako bi uštedjela energiju. No je li to zaista najbolje objašnjenje?

Drugim riječima, trebaju li očima i mozgu doista toliko nesrazmjerne energije da je dovoljno samo nekoliko milijuna godina izležavanja u špilji da posegnu u zametnu liniju i reprogramiraju ih? Ne bi li manje izobličena linija razmišljanja jednostavno pretpostavila, kao što je to činio Darwin, da su nekako izgubljeni neuporabom i ništa više? Nažalost, potonji nagovještava Lamarkizam, nešto na što su programirani pristalice stroge mješavine evolucije mutacijama i prirodnim odabirom. Ipak, ako na trenutak prijeđemo na tamnu stranu, mogli bismo pretpostaviti da se njihov luksuz poput očiju i mozga mora održavati, kako bi se njihov fizički otisak u nasljednoj klici morao stalno osvježavati. Bez tog unosa - naime stalnih podražaja iz okoline - ovi naizgled stabilni dodaci očito su hlapljivi poput RAM-a.



Oni koji znaju imaju fancy riječ za kredu etiolacije i de-evolucije koja se događa s previše života u špiljama. Naša vlastita braća predaka, novootkrivena homo naledi, nesumnjivo su bili prilično upoznati s njezinim bolestima. Ovdje govorim o troglomorfizmu, punoj morfološkoj prilagodbi špiljskoj tami. Kreacionisti, vjerojatno bismo trebali spomenuti, vole špiljsku ribu. Tipično ne znaju točno zašto ih vole, samo što njihov napušteni vizualni sustav povremeno stvara malo problema onim znanstvenicima.



Sada ako je sirova nepatvorena ‘energija’ koja se percipira na razini organizma, za razliku od finije podijeljenih i nijansiranih podražaja doista pravi troglomorfni pokretač, netko bi mogao pristupiti raščlanjivanju na tri mjesta na koja može djelovati. U prvom bi trebalo biti dovoljno energije za izgradnju očiju i mozga u embriju. U drugom, dovoljno da ih održi kod odrasle osobe, a u trećem energiju da se stvarno uključe i iskoriste.

Iako se posljednja dva vjerojatno preklapaju, očito je u mračnoj špilji vjerojatno malo onoga što bi moglo upasti u oči. Prvi zahtjev, njihovo uzgajanje, ni ovdje nije velik problem jer, kako izvještava sam autor, ribe razvijaju oči kao zametak. Tek kasnije rastavljaju se u uobičajenoj palimpsestičnoj ogrebotini koju evolucija koristi tijekom cijelog razvoja kako bi prenamijenila zastarjele organe na nove krajeve.



Toliko nije da je ‘energija’ loše objašnjenje, već da je samo neprecizno. Jednadžbe energije, naime odnosi očuvanja, vjerojatno su najkorisniji alat dostupan u fizici. Ali u biologiji rijetko tko ima takvu sreću. Autori pokušavaju izmjeriti relativnu potrošnju energije bilježenjem potrošnje kisika. Konkretno, izmjerili su njegovu upotrebu kod slijepih i slabovidnih riba, kao i u dijelovima oka i optičkog tektuma, kako u svijetlom tako i u mraku. Tektum je dio mozga koji je zamišljen prilično slavno nedavno u Zebrafishu kako bi stvorio prvi cijele mape moždane aktivnosti. To je poslovni kraj vizualnog sustava riba. Kao što se vidi dolje, autori su otkrili da je ujedno i najdimorfnija (varira u veličini) između špiljskih oblika riba i njihovih vidljivih površinskih kohorti.

F1.veliki

Istraživači su koristili svoje podatke za izgradnju modela koji je predvidio da su energetski troškovi cijelog mozga za 1 g površinske ribe 15% metabolizma u mirovanju. Da bi dobili neku predodžbu o uključenim stopama potrošnje, oči su koristile oko 0,507 mg O2 sata − 1 g vlažne mase − 1 na svjetlu. U mraku je zapravo pronađeno da koriste malo više kisika, premda bi se netko mogao izvući pripisujući to anomalnoj inverznoj prirodi fotoreceptora odgovori u mrežnici. Bilo bi lijepo dobiti intuitivniji osjećaj za tu razinu potrošnje, međutim, ii je u prirodi posla da jedinice obično trebaju malo masiranja kako bi ih usporedili. Na primjer, kolibri koji lebdi, čiji mišić navodno može sagorjeti deset puta brže od brzine elitnog sportaša, zabilježen je na 68–85 ml O2 / g / sat.



Sve se ne gubi u napuštanju jednostavnih energetskih argumenata. Genetika, a posebno epigenetika, već je ponudila nekoliko mjesta za početak brzih promjena vođenih okolišem. Prethodno istraživanje istaklo je nekoliko gena koji su izravno uključeni u kontrolu stvari poput veličine očiju i mozga. Također je utvrđeno da de-evolucija, odnosno dekonstrukcija oka u embriju slijedi predvidive programe ili staničnu smrt ili apoptozu.

Zamorni eksperimenti s transplantacijom otkrili su da je sama leća ključni organizator cijelog oka. Ako se leća slijepog embrija u razvoju transplantira u ribu koja opaža u razvoju, to može ugroziti oko. S druge strane, transplantacija vidljive riblje leće na slijepo riblje oko može spasiti mnoge aspekte razvoja oka, a možda čak i mozga.

Ostale brzo mijenjajuće se strukture koje reagiraju na okoliš i reprogramiraju dijelove stanice, izravno nasljedne ili na neki drugi način, uključuju sveprisutne proteine ​​koji reagiraju na stres poput HSP-90. Ti dobro proučeni proteini lako mijenjaju strukturu nabora, jer se stvari mijenjaju oko svake stanice u organizmu, što je mnogo brži postupak u usporedbi s prilagodbama stvarnom kodirajućem slijedu. Ako stres u okruženju s osiromašenom energijom doista zahtijeva manje mozga, mogli bismo ponuditi da je bolji način za postizanje tog cilja jednostavno smanjivanje brzine procesora. Drugim riječima, nebrojeni broj dodatnih ionskih kanala - bjelančevina u potpunosti vidljivih skrivenim emisarima evolucije - regulira koliko brzo neuroni mogu pucati. Neuroni s brzinom pucanja koja radi visoko u praznom hodu, a doseže mnogo veći nivo, sagorijevaju neizmjernu količinu energije.

Zanimljiva je stvar s kojom smo se već susretali u kontekstu kontinuiranog proširenja i usporedbe ove energije koja 'otpušta' energiju s energijom koja se koristi za rast i održavanje. uvlačenje neurita u ambulirajućim neuronima. Na još teoretskoj razini, drugi su čak procijenili energiju potrebnu razmnožavanju bakterija repliciraju se, ili da se eukariotske stanice diferenciraju i migriraju u zatvarajući ranu. Za one koji su to tek morali znati, kažu da bi jedna bakterija možda trebala udvostručiti svoju trajnu bazalnu brzinu metabolizma da bi postala dvije ili nešto slično.

Posljednje brzo rješenje koje mogu pokušati trogloditi s ograničenom energijom jest jednostavno smanjenje količine DNA koju nose. Manje DNA prevodi se u nešto brže cikluse diobe i razvoja stanica, ali uz to dolazi i energetski bonus. Naime, ne trebate sagorjeti toliko ATP-a da biste replicirali sve one dodatne kopije gena i takvi. Također smanjujete nenamjerno izražavanje proteina koji vam zapravo nisu potrebni. Jettisoning svih vaših rezervnih DNA možda je teška tableta za progutati, ali možda bi bilo dobro baciti pogled da biste stekli bolju ideju o tome kako se špiljska riba valja.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com