Vědci vytvořili mutantního červa s „mozkem“ nezmara

TLDR verze: Výzkumníci přeprogramovali mozek červa pomocí DNA z nezmara. Ukazuje to, jak „tvárná“ těla mohou být – a jak fungují různé druhy nervové signalizace. Studie tu.

Záhady mozku

Mozek je jeden z nejobtížněji studovatelných orgánů v našem těle. Je toho stále mnoho co jeho vnitřním fungování nevíme. Zejména kvůli jeho úžasné komplexitě a obrovskému množství nervových spojení. Ale taky kvůli tomu, že experimentovat na lidském mozku je od určité míry neetické.

Tým vědců z Laboratoře mořské biologie v Massatchusets by nám ale mohl s pochopením fungování signálů v mokzu alespoň trochu pomoci. Ve svém výzkumu totiž vytvořili mutantního hlísta, kterému nahradili část nervového systému nervovým systémem nezmara.

A světe div se, nervový systém těchhle mutantních červo-nezmarů fungoval, jakoby se nic nestalo!

Přitom celá evoluce je o mutantech, neasi! Zdroj: ComedyCentral, Pixabay, Public Domain, vlastní
Přitom celá evoluce je o mutantech, neasi! Zdroj: ComedyCentral, Pixabay, Public Domain, vlastní

Červi a nezmaři

Tady bude zřejmě potřeba to trochu dovysvětlit. Hlísti druhu Caenorhabditis elegans jsou mikroskopičtí průhlední červi s jednoduchou stavbou těla. Vědátoři je rádi používají na své pokusy, protože se snadno chovají, rychle rozmnožují a mají relativně jednoduchý genom. I když jsou primitivní, mají už jakousi centralizovanou nervovou soustavu a primitivní „mozek“ v podobě nervového ganglia.

Nezmaři, oproti tomu, jsou drobní sladkovodní láčkovci příbuzní medúzám. Mají chapadla s žahavými buňkami a jsou známí zejména pro svou úžasnou schopnost regenerace. Když nezmarovi uříznete chapadlo, doroste mu nové. Když rozkrojíte nezmara na 2 poloviny, doroste každá půlka do nového nezmara. A když nezmara rozmixujete, tak že z něj zbude jen neidentifikovatelná hrouda buněk, během pár dní se znovu sestaví do původní podoby.

I přes svou žasnou regeneraci, mají ale nezmaři na rozdíl od hlístů jen primitivní rozptýlenou nervovou soustavu bez centrálního „mozku“. Tedy, až doposud…

Hlísti C. elegans s nervovými gangliemi označenými fluorescenčním proteinem.
Zdroj: Heiti Paves/Wikimedia ccommons

Nervové signály

U hlístů, stejně jako u většiny vyšších organismů, probíhá většina nervové signalizace přes nervové synapse. Jsou to štěrbiny mezi konci nervových vláken, kde dochází k uvolňování molekul neurotransmiterů. Tyto molekuly hrají důležitou roli signálních poslů a předávají nervový signál z jednoho neuronu na druhý. Různé nervové dráhy pak využívají různé signální posly, aby se navzájem „nepřekřikovaly“.

Nervový systém nezmarů je ale odlišný. Velká část komunikace v něm totiž probíhá difúzí. Nervová buňka nezmara zkrátka vypustí do svého okolí signální molekuly, které se difúzí rozšíří po těle nezmara, a aktivují jen specifické receptory na jiných nervových buňkách. Lze si to představit, jako když v hospodě plné lidí voláte na svého kamaráda u baru. Když budete volat jeho jméno, lidé (jakože buňky) kolem vás to sice uslyší, ale bude jim to jedno. Když ale váš kamarád uslyší, že voláte jeho jméno, zareaguje specifickým způsobem – třeba tak že vám objedná u baru další pivo.

Nezmaři mají navíc celou škálů různých signálních molekul, zvaných neuropeptidy, z nichž každý spouští jinou nervovou dráhu. Zdálo by se tedy, že mezi nimi jsou doslova nepřekonatelné rozdíly.

alternativní popis obrázku chybí
Nezmar hnědý
Zdroj: Lifetrance/Wikimedia commons

Nenasytní červi

Američtí vědátoři ale přesto vytvořili geneticky modifikované hlísty, kteří postrádali nervovou dráhu „sytosti“. Tihle GMO červíci tak nepoznali, že mají plný žaludek a dál se cpali bakteriemi a jinými mikro dobrotami. Vědci tyto červí otesánky rozdělili na dvě různé populace. Do jedné populace vložili geny pro produkci signálního neuropeptidu z nezmara, a do druhé populace vložili geny pro tvorbu nezmařích signálních receptorů.

Když se pak tyto dvě populace červích nenažranců zkřížily, jejich potomci byli opět normální a nepřecpávali se. Chybějící nervová dráha, která by mozku hlísta říkala, že má plný žaludek, byla totiž nahrazena signální drahou z nezmara. Jako kdybyste ve svém počítači nahradili chybějící čipy pomocí drátů ze svého auta. I přes to, že se jednalo o části nervového systému ze dvou zcela odlišných organismů, dovedly mezi sebou spolupracovat a předávat si potřebné signály!

A k čemu to bude?

Chleba levnější nebude, to řeknu rovnou. Tenhle výzkum je zatím ještě v plenkách, má ale i tak velký potenciál v rozšiřování poznání toho, jak funguje nejenom nezmaro-hlístovská nervová soustava.

Nezmaři mají několik stovek různých signálních molekul, což by například umožnilo zkoumat několik různých signálních drah a jejich interakcí v mutantních červících zároveň. Výzkum mutantních červů s mozkem nezmara by tak mohl přinést celou řadu zajímavých objevů, od nových poznatků o fungování mozku, až po potenciální nové způsoby léčby psychických nebo neurodegenerativních poruch!

A pak, že jsou hlísti a nezmaři primitivní…

 [Svatopluk Skoupý]

K čemu je takový výzkum dobrý? Poslechněte si o zkoumání genomu skutečného genetika!

Vědátor vzniká v dílně spolku studentů a popularizátorů vědy UP Crowd za podpory MUDRstart, který tvoří přípravné testy pro studenty vysokých škol. Krom různých autorů projekt jako šéfredaktor vede Ladislav Loukota – jeho kontaktní mail je vedatororg@seznam.cz

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Reklama