Jawatan Popular

Pilihan Editor - 2019

Bagaimana plankton mendapat ketinggalan jet: Hormon yang mengawal tidur dan jet lag pada manusia juga memacu perpindahan massa plankton

Anonim

Hormon yang mengawal tidur dan jet lag pada manusia juga boleh memindahkan penghijrahan besar plankton di lautan, saintis di Makmal Biologi Molekul Eropah (EMBL) di Heidelberg, Jerman. Molekul yang dimaksudkan, melatonin, adalah penting untuk mengekalkan irama harian kami, dan saintis Eropah kini telah mendapati bahawa ia memerintah penghijrahan malam spesies plankton dari permukaan ke perairan yang lebih dalam. Penemuan yang diterbitkan dalam talian hari ini dalam Cell, menunjukkan bahawa peranan melatonin dalam mengawal irama harian mungkin berkembang lebih awal dalam sejarah haiwan, dan memegang petunjuk bagaimana corak tidur kita dapat berkembang.

iklan


Dalam vertebrata, melatonin dikenali memainkan peranan penting dalam mengawal corak aktiviti harian - corak yang terhapus daripada sinal apabila kita terbang melintasi zon masa, yang membawa kepada jet lag. Tetapi hampir semua haiwan mempunyai melatonin. Apakah peranannya dalam spesies lain, dan bagaimanakah ia berubah tugas menggalakkan tidur? Untuk mengetahui, makmal Detlev Arendt di EMBL berpaling kepada pesisir laut Platynereis dumerilii. Larva cacing ini mengambil bahagian dalam apa yang telah digambarkan sebagai penghijrahan terbesar planet, dari segi biomas: pergerakan menegak harian plankton di lautan. Dengan mengalahkan satu set 'penyembur' mikroskopik - silia - disusun dalam tali pinggang di garis tengahnya, larva cacing dapat berhijrah ke permukaan laut setiap hari. Mereka mencapai permukaan pada waktu senja, dan kemudian sepanjang malam mereka menetap kembali ke perairan yang lebih dalam, di mana mereka terlindung dari sinar UV yang merosakkan pada ketinggian hari.

"Kami mendapati bahawa sekumpulan sel multitasking dalam otak larva ini yang merasakan cahaya juga menjalankan jam dalaman dan membuat melatonin pada waktu malam." kata Detlev Arendt, yang mengetuai penyelidikan. "Jadi kita fikir melatonin adalah mesej yang dihasilkan oleh sel-sel ini pada waktu malam untuk mengawal selia aktiviti neuron-neuron lain yang akhirnya memacu tingkah laku berirama pada malam hari."

Maria Antonietta Tosches, seorang postdoc di makmal Arendt, menemui sekumpulan neuron motor khusus yang bertindak balas terhadap melatonin. Menggunakan sensor molekul moden, dia dapat memvisualisasikan aktiviti neuron ini di dalam otak larva, dan mendapati bahawa ia berubah secara radikal dari siang ke malam. Pengeluaran jam malam melatonin memacu perubahan dalam aktiviti neuron ini, yang seterusnya menyebabkan silia larva untuk mengambil jeda lama dari mengalahkan. Terima kasih kepada jeda yang berlanjutan ini, larva perlahan-lahan tenggelam. Pada siang hari, tidak ada melatonin yang dihasilkan, silia pause kurang, dan larva berayun ke atas.

"Apabila kita mendedahkan larva ke melatonin pada siang hari, mereka beralih ke arah tingkah laku malam, " kata Tosches, "seolah-olah mereka jet lagged."

Kerja-kerja ini menunjukkan bahawa sel-sel yang menghasilkan sensasi ringan, melatonin di tengah-tengah penghijrahan malam larva ini mempunyai saudara evolusi di dalam otak manusia. Ini menunjukkan bahawa sel-sel yang mengawal irama kita tidur dan terjaga mungkin pertama kali berkembang di lautan, beratus-ratus juta tahun yang lalu, sebagai tindak balas kepada tekanan untuk bergerak dari matahari.

"Langkah demi langkah kita dapat menjelaskan asal-usul evolusi fungsi-fungsi utama otak kita. Gambaran yang menarik muncul bahawa biologi manusia mendapati akar-akarnya dalam beberapa aspek yang sangat konservatif, ekologi laut yang menguasai kehidupan di Bumi sejak zaman evolusi kuno, " kata Arendt. .

Video: //youtu.be/18Ia4tDvNjw.

iklan



Sumber Cerita:

Bahan yang disediakan oleh Makmal Biologi Molekular Eropah (EMBL) . Nota: Kandungan mungkin diedit untuk gaya dan panjang.


Rujukan jurnal :

  1. Maria Antonietta Tosches, Daniel Bucher, Pavel Vopalensky, Detlev Arendt. Kawalan Isyarat Melatonin Perilaku Kolam Circadian di Zooplankton Marin . Sel, 2014; 159 (1): 46 DOI: 10.1016 / j.cell.2014.07.042