Kieferlosen Fische Gene teilen Sie uns über menschliche Gehirn Entwicklung
Ein Neunauge Embryo die Hox -Gen Hoxb3 (grün) zum Ausdruck . In der Studie, Bronner und ihre Kollegen fanden heraus, dass Hox-Gene sind wichtig für die Hinterhirn Segmentierung in Neunauge Entwicklung.
Bildnachweis : Hugo Parker
Einer der Autoren des Papiers , Marianne Bronner , Professor für Biologie an der California Institute of Technology ( Caltech ) in Pasadena, erklärt, dass :
" Neunauge sind eine der primitivsten Wirbeltiere leben heute auf der Erde , und durch die enge Studium ihrer Gene und entwicklungsbedingten Charakteristika können Forscher mehr über die evolutionären Ursprünge der modernen Wirbeltieren lernen - . Wie Maul Fische , Frösche und sogar Menschen "
Prof. Bronner ist Direktor einer einzigartigen Labor in Caltech Beckman Institute , die Rassen und Zebrafisch , Neunaugen und Xenopus- Fröschen , ideal Themen für die Live- Studium molekularer Zellstudienund Entwicklungsbiologie von Wirbeltieren . Das Labor zieht Wissenschaftler aus der ganzen Welt .
Die Anlage ist eines von nur einer Handvoll von Orten in der Welt , wo Wissenschaftler Neunaugen in der Gefangenschaft zu studieren. Obwohl diese parasitären Fische sind in der Großen Seen gemeinsam , sie sind nicht leicht zu lernen - sie sind für 10 Jahre , bevor Zucht leben können , dann werden sie laichen nur für ein paar Wochen im Sommer , bevor sie untergehen.
Im Labor der Caltech -Team Brutzeit des Neunauges , um bis zu 2 Monaten durch Anpassung der Wassertemperatur zu verlängern. In diesen zusätzlichen Wochen , die Neunaugen produzieren Zehntausende von zusätzlichen Eizellen und Spermien . Mit in -vitro-Fertilisation , kann das Team zu generieren Zehntausende von zusätzlichen Embryonen zu studieren.
Wissenschaftler nutzen Neunauge , die Ursprünge der Wirbelhinterhirnzu untersuchen
Bei dieser neuesten Studie , Prof. Bronner und ihre Co-Autoren - aus Stowers Institut für medizinische Forschung , Kansas City, MO - untersucht die Ursprünge der Wirbelhinterhirn, der Teil des zentralen Nervensystems , die wir mit allen Chor teilen - Organismen, einen Nervenstrang wie unser Rückenmark.
Ein Meerneunauge in der Zebrafisch- Caltech / Xenopus / Neunauge Einrichtung .
Bildnachweis : Lance Hayashida
Wirbeltiere - Organismen, die Backbones haben - sind ein Subtyp der Chordaten , deren Hinterhirn wird acht Segmente während der Entwicklung , jedes mit einem einzigartigen Muster der Hirnschaltkreisenund der Funktion.
Zum Beispiel wird ein solches Segment das Kleinhirn , die Steuerung der Bewegung involviert ist , und eine andere wird die Medulla oblongata , die wichtig für die Atmung und anderen krampfartigen Funktionen .
Diese Segmentierung des Hinterhirn ist nicht in wirbellosen Chordaten vorhanden - Organismen wie Seescheiden und Lanzettfischchen , die nicht über Backbones .
Das Team interessierten sich einer Gruppe von Genen , wie Hox-Gene , die bei Wirbeltieren enthalten die Bauanleitung für den Organismus Kopf -Schwanz- Körper -Plan und auch die Segmentierung des Hinterhirn steuern bekannt. Obwohl sie nicht segmentiert hindbrains haben Invertebraten Chordaten auch Hox -Genen.
Das Team entschied sich, Neunaugen zu studieren , weil sie eine einzigartige Stellung in der Evolutionsbaum zwischen wirbellosen Chordaten und den Maulwirbeltierenzu besetzen. Untersuchung von Hox-Gene in Neunaugen , und ob sie in der Strukturierung der Hinterhirn in der Zwischenstufe beteiligt sind , Einblicke in die Wirbel Züge könnten entwickelt haben, geben könnte .
Das Team stellte fest , dass nicht nur das Neunauge Hinterhirn während der Entwicklung segmentiert , aber das Hox-Gene beteiligt sind, so wie sie es in Jawed Wirbeltieren sind . Das überraschte sie , sagt Erstautor Dr. Hugo Parker, von Stower Institut , der jeden Sommer seit 2008 verbracht hat am Caltech Studium Neunaugen . Er erklärt :
" Als wir anfingen , dachten wir, dass sich die Situation war anders, und die Hox-Gene waren nicht wirklich in den Prozess der Segmentierung integriert , wie sie in Jawed Wirbeltieren sind . Aber eigentlich macht dieses Projekt haben wir entdeckt, die Art und Weise , dass Neunaugen Hox Gene exprimiert werden und reguliert ist sehr ähnlich zu dem, was wir in Jawed Wirbeltieren zu sehen. "
Das bedeutet, die Segmentierung des Hinterhirn tritt früher in der Evolution als Wissenschaftler bisher angenommen hatte , und beinhaltet Hox-Gene , sagt er.
Dr. Parker beabsichtigt, verbringen den Sommer am Caltech . Er will herausfinden, was andere Merkmale des Neunauge Hinterhirn kann in der heutigen Wirbeltieren konserviert werden. Solche Informationen sind der Schlüssel zu helfen Wissenschaftlern Wirbeltierentwicklung zu verstehen.
In der Zwischenzeit durch andere Entdeckungen , die Neunaugen wird zunehmend auch als Modell für die menschliche neurologische Erkrankungen zu verstehen verwendet . Zum Beispiel im Februar 2013 , Wissenschaftler am Marine Biological Laboratory in Woods Hole , MA, berichtet der Suche nach mehreren Neunauge Gene, die auch die menschliche neurologische Störungen verbunden sind, sowie Alzheimer-Krankheit , Parkinson -Krankheit und Rückenmarksverletzung .