افشای اسرار تکامل مغز با اطلس مغز اژدها
به گزارش سینا پرس فارس، چهارپایان اولیه 320 میلیون سال پیش از محیط های آبی به سمت خشکی حرکت کردند که نتیجه آن سه کلاس اصلی مهره داران امروزی است: خزندگان، پرندگان و پستانداران. تمام مغزهای چهارپایان دارای معماری پایه مشابهی هستند که در طول رشد اولیه به دلیل نسب مشترک ایجاد شده است.
با این حال، مشخص نیست که چگونه تغییرات در این "Bauplan" مشترک به ویژگی های خاص کلاد کمک می کند. برای پاسخ به این موضوع، محققان موسسه تحقیقات مغز ماکس پلانک در فرانکفورت یک اطلس مولکولی از مغز اژدها ایجاد کردند و آن را با اطلس موش مقایسه کردند. برخلاف نظر مرسوم، که معتقد است مغز پستانداران ترکیبی از مغز باستانی "خزنده" و صفات پستانداران مدرن است، نتایج آنها نشان می دهد که هر دو مغز خزندگان و پستانداران انواع نورون ها و مدارهای متفاوتی را از یک مجموعه اجدادی مشترک ایجاد کرده اند.
نورون‌ها متنوع‌ترین انواع سلول‌های بدن هستند. پروفسور ژیل لورنت، مدیر موسسه تحقیقات مغز ماکس پلانک می گوید: تنوع تکاملی آنها منعکس کننده تغییرات در فرآیندهای رشدی است که آنها را تولید می کند و ممکن است باعث تغییرات در مدارهای عصبی آنها شود.
برای مثال، نواحی مجزای مغز به‌صورت مجزا کار نمی‌کنند، و این نشان می‌دهد که تکامل مناطق به هم پیوسته، مانند تالاموس و قشر مغز، ممکن است به نوعی با هم مرتبط باشند. همچنین، یک ناحیه مغز در خزندگان و پستانداران که از یک ساختار اجدادی مشترک نشأت گرفته‌اند، ممکن است به گونه‌ای تکامل یافته باشد که امروزه در یک کلاس اجدادی باقی بماند، در حالی که در طبقه دیگر «مدرن» است. برعکس، ممکن است هر دو کلاد اکنون حاوی ترکیبی از انواع نورون های رایج (قدیمی) و خاص (جدید) باشند. این‌ها سوالاتی هستند که آزمایش‌های ما سعی کردند به آنها بپردازند.» لوران اضافه می‌کند.
در حالی که رویکردهای سنتی برای مقایسه نواحی رشدی و پیش‌بینی‌ها در مغز وضوح لازم برای آشکار کردن این شباهت‌ها و تفاوت‌ها را ندارند، لورنت و تیمش یک رویکرد ترانویسی سلولی را در پیش گرفتند. دانشمندان با استفاده از تکنیکی به نام توالی یابی RNA تک سلولی که بخش بزرگی از مولکول های RNA (رونویسی) موجود در سلول های منفرد را شناسایی می کند، اطلسی از نوع سلولی مغز اژدهای ریشدار استرالیایی Pogona vitticeps تولید کردند و آن را با موش موجود مقایسه کردند. مجموعه داده های مغز مقایسه‌های رونویسی کلاس‌های مشترکی از انواع نورون‌ها را نشان می‌دهد.
دیوید هین توضیح می دهد: "ما بیش از 280000 سلول از مغز پوگونا را بررسی کردیم و 233 نوع نورون مشخص را شناسایی کردیم." هاین می گوید: «ادغام محاسباتی داده های ما با داده های موش نشان داد که این نورون ها را می توان به صورت رونویسی در خانواده های معمولی گروه بندی کرد، که احتمالاً نشان دهنده انواع نورون های اجدادی هستند». علاوه بر این، او دریافت که بیشتر نواحی مغز حاوی ترکیبی از انواع نورون های رایج (قدیمی) و خاص (جدید) هستند، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است.
این دانشجوی فارغ التحصیل تاتیانا گالگو-فلورس از تکنیک‌های بافت‌شناسی برای ترسیم این نوع سلول‌ها در سراسر مغز اژدها استفاده کرد و مشاهده کرد (در میان دیگران) که نورون‌های تالاموس را می‌توان در دو حوزه ترانویسی و تشریحی دسته‌بندی کرد که با اتصال آنها به سایر مناطق مغز تعریف می‌شوند. از آنجایی که این مناطق متصل سرنوشت متفاوتی در پستانداران و خزندگان داشته اند، یکی از این مناطق بسیار واگرا است، مقایسه رونوشت های تالاموس این دو حوزه بسیار جالب بود. در واقع، نشان داد که واگرایی رونویسی با مناطق هدف مطابقت دارد.
این نشان می‌دهد که هویت رونویسی عصبی تا حدودی، حداقل تا حدی، ارتباط دوربرد یک منطقه با اهدافش را منعکس می‌کند. از آنجایی که ما مغز مهره‌داران باستانی نداریم، بازسازی تکامل مغز در نیم میلیارد سال گذشته مستلزم اتصال داده‌های مولکولی، رشدی، تشریحی و عملکردی بسیار پیچیده به روشی است که خودسازگار باشد. ما در زمان‌های بسیار هیجان‌انگیزی زندگی می‌کنیم زیرا این امر در حال تبدیل شدن است.» لوران نتیجه می‌گیرد.
مترجم: فاطمه خداپرست
منبع: scitechdaily
