Červi počítají derivace kvůli hledání potravy

Kulatí červi nejsou tak primitivní, jak by se zdálo. Vědci u nich objevili "speciální minipočítač", který pomáhá hledat potravu a vyhýbat se jedům.

Kulatí červi nejsou tak primitivní, jak by se zdálo. Vědci u nich objevili "speciální minipočítač", který pomáhá hledat potravu a vyhýbat se jedům. Schéma tohoto "zařízení" zkoumal Shawn Lockery (Shawn Lockery) a jeho kolegové z univerzity v Oregonu (University of Oregon). Primitivní červi (v tomto případě biologové zkoumali Caenorhabditis elegans) jsou schopni docela snadno najít potravu "metodou bodání". Ale jejich chaotický pohyb není tak neuspořádaný, jak by se mohlo zdát.

Drobní živočichové, jak ukázaly testy, mění své chování v závislosti ne na obsahu lákavých látek v okolí, ale na koncentraci, kterou si odvodili. Jak červi "počítají derivace", - nebylo ještě nedávno jasné. Je třeba vysvětlit, že pro Caenorhabditis elegans jedním z indikátorů výskytu jídla v blízkém okolí je obyčejná kuchyňská sůl (NaCl). S ní pracovali experimentátoři v první sérii nových pokusů.

Vědci zjistili, že za vnímání této sloučeniny u červů odpovídají speciální neurony. Přitom oni reagují na antagonistické signály a jsou nazvány ASE (antagonistic sensory cues).

Tyto senzorové neurony jsou dva - levý (ASEL) a pravý (ASER). Bylo by možné považovat je, jako příklad, za pravou a levou nozdru nebo za pravé a levé oko u podstatně větších živočichů. Ale není to tak. Neurony jsou umístěny příliš blízko, než aby zajišťovaly "stereo obraz". Přesto to červům nebrání úspěšně nacházet cíl.

Tajemství, jak se ukázalo, spočívá v tom, že ASEL a ASER mají funkční asymetrii, tj. pracují různým způsobem (odlišují se projevem genů), i když anatomicky jsou identické a symetricky rozmístěny.

Oba, jak biologové zjistili, reagují na přítomnost hledané látky (soli) sami od sebe, na jeho změny a koncentraci. Přičemž ASEL se aktivuje při růstu obsahu NaCl a je něco jako "spínač" v "elektronickém schématu" a ASER se aktivuje v momentě poklesu koncentrace soli a vystupuje v roli "vypínače".

Společně vytvářejí něco jako trigger, který právě "vypočítává derivace" koncentrace soli v čase, a v té souvislosti mění chování červa.

Pro demonstraci tohoto mechanismu Američané prostě modifikovali nematody tak, že do jejich senzorů přidali fluorescentní bílkoviny, které začnou svítit, když se neuron aktivuje.

Díky tomu vědci uviděli jasnou shodu: zvýšení koncentrace soli a zapojení ASEL nutí nematodu pohybovat se kupředu (k potravě), ale aktivace ASER (při poklesu obsahu soli na dráze živočicha) nutí červa obracet se, převládají hledající pohyby místo postupujících.

Pár neuronů, které se takto střídavě přepínají, stanovuje tempo změn chuti, což červům umožňuje efektivně hledat potravu, orientovat se na "zlepšení situace".

Aby se autoři práce ujistili, zda pár ASE skutečně řídí chování červa, provedli ještě jeden pokus. Tentokrát vědci vybavili ASE-neurony bílkovinami-receptory kapsaicinu, tj. aktivním komponentem papriky.

Pokud se červ pohyboval napravo a nalevo nebo v kruzích, vědci nasypali kapsaicin na levý neuron a nematoda začala lézt kupředu. Stačilo pouze přidat "papriku" na pravý receptor, červi znovu začali vyhledávat (podrobnosti jsou v článku v Nature).

Badatelé jsou přesvědčeni, že stejný "mikropočítač" musí existovat také u daleko složitějších živočichů - u zvířat, které hledají potravu podle pachu. Autoři pokusů vtipkují, že mechanismus založený na principu fungování páru ASEL/ASER přesouvá hladové studenty do míst s jídlem.

zdroj: http://esciencenews.com/artic...